Msukumo wa Kasi na Mwendo wa Makombora - Matatizo na Suluhisho

Msukumo wa Kasi na Mwendo wa Makombora - Matatizo na Suluhisho

1. Mpira wa kilo 0.2 utaingizwa kwenye shimo C, kama inavyoonyeshwa kwenye mchoro ulio hapa chini. Mpigaji hupiga mpira kwa sekunde 0.01 na njia ya BC ilisafiri kwa sekunde 1. Tambua ukubwa wa nguvu ili mpira uweze kuingizwa kwenye shimo C. Kasi kutokana na uvutano ni 10 m/s ².

Inajulikana:

Pembe (θ) = 60 ^o

Uzito wa mpira (m) = kilo 0.2

Kuongeza kasi kutokana na mvuto (g) = 10 m/s ²

Muda wa muda (Δt) = sekunde 0.01

Muda wa muda wa njia ya kusafiri BC (t) = sekunde 1

Inayohitajika: Nguvu (F)

Suluhisho:

Mlinganyo wa msukumo : I = F Δt

Mlinganyo wa mabadiliko katika kasi : Δp = m (v_t - v_o).

Msukumo ni sawa na mabadiliko katika kasi :

I = Δp

F Δt = m (v_t - v_o)

F = m (v_t - v_o) / Δt

Inajulikana:

Δt = sekunde 0.01

m = kilo 0.2

v_t = kasi ya mwisho katika mlinganyo wa msukumo-kasi = kasi ya awali ya mpira (v_o) katika mwendo wa kombora

v_o = kasi ya awali katika mlinganyo wa msukumo-kasi = 0 m/s (awali mpira wakati wa mapumziko)

F = m (v_t - v_o) / Δt

F = 0.2 (v_t – 0) / 0.01

F = 0.2 v_t / 0,01

iliendelea......

Tambua kasi ya awali ya mpira (v_o) katika mwendo wa risasi

Kwa kuwa mpira hupigwa hadi mpira ufikie nukta B = sehemu ya 1 ya mwendo wa projectile.

Mpira husafiri kutoka sehemu B hadi C = sehemu ya 2 ya mwendo wa projectile.

Sehemu ya 2 ya mwendo wa risasi:

Mwendo wa projectile ungeweza kueleweka kwa kuchanganua vipengele vya mlalo na wima vya mwendo kando. Mwendo wa x hutokea kwa kasi isiyobadilika na mwendo wa y hutokea kwa kasi isiyobadilika ya mvuto.

Inajulikana:

Umbali mlalo (x) = mita 5

Muda hewani (t) = sekunde 1

x na t zinajulikana ili v_ox inaweza kuhesabiwa kwa kutumia mlinganyo wa mwendo wa mstari sare. v_ox ni sehemu ya mlalo ya kasi ya awali ya mpira.

v_ox = x / t = mita 5 / sekunde 1 = 5 m/s.

Sehemu ya 1 ya mwendo wa risasi:

Sehemu ya mlalo ya kasi, v_ox huwa sawa kila wakati kwa hivyo v_ox katika sehemu ya 1 ya mwendo wa kombora = v_ox katika sehemu ya 2 ya mwendo wa projectile = 5 m/s.

Inajulikana

v_ox = 5 m/s

θ = 60^o

v_ox na θ zinajulikana kwa hivyo kasi ya awali (v_o) inaweza kuhesabiwa.

cos θ = kivumishi / hyp

cos θ = v_ox /v_o

v_o =v_ox / cos θ = 5 / cos 60^o = 5 / 0.5 = 10 m/s

Kasi ya awali (v)_o) ni 10 m/s.

Kasi ya awali ya mpira (v_o) katika mwendo wa risasi = kasi ya mwisho ya mpira (v_t) katika mlinganyo wa msukumo-kasi.

Tambua ukubwa wa nguvu (F)

F = 0.2 v_t / 0.01

F = 0.2 (10) / 0.01

F = 2 / 0.01

F = 200 Newton

1. Kuna uhusiano gani kati ya msukumo na mabadiliko katika kasi?
   • Jibu: Msukumo ni matokeo ya nguvu na muda ambao hufanya kazi, na ni sawa na mabadiliko katika kasi ya kitu. Kihisabati, $Impulse=\Delta p$, Ambapo $\Delta p$ ni mabadiliko katika kasi.
2. Ongezeko la muda wa mgongano, kama vile eneo la mkunjo kwenye gari, huathiri vipi nguvu inayopatikana wakati wa mgongano?
   • Jibu: Kuongeza muda wa mgongano hupunguza wastani wa nguvu inayopatikana wakati wa mgongano. Hii ni kwa sababu msukumo (mabadiliko ya kasi) ni thabiti kwa mgongano fulani, na kwa kuongeza muda, nguvu huenea kwa muda mrefu zaidi, hivyo kupunguza wastani wa nguvu.
3. Ni nini kinachobaki bila kubadilika kwa projectile inayoendelea chini ya ushawishi wa uvutano pekee?
   • Jibu: Kasi ya mlalo ya kifaa kinachorushwa hubaki bila kubadilika wakati mvuto pekee ndio unaofanya kazi juu yake. Hata hivyo, kasi ya wima hubadilika kutokana na kuongeza kasi ya mvuto.
4. Kwa nini njia ya projectile iko chini ya ushawishi wa mvuto wa paraboliki?
   • Jibu: Njia hii ni ya mfano kwa sababu ingawa kasi ya mlalo inabaki thabiti, kasi ya wima hubadilika kila mara kwa kuongeza kasi ya uvutano, na kusababisha uhusiano wa quadratic kati ya uhamishaji wa mlalo na wima.
5. Nini kitatokea kwa kasi ya mfumo uliotengwa ikiwa hakuna nguvu za nje zinazoutenda?
   • Jibu: Ikiwa hakuna nguvu za nje zinazofanya kazi kwenye mfumo uliotengwa, kasi yake yote inabaki ikihifadhiwa. Hii inajulikana kama uhifadhi wa kasi.
6. Je, msukumo unaotolewa na bat ya besiboli kwa mpira unalinganishwaje wakati mpira unapigwa kwa ajili ya kukimbia nyumbani na wakati unapigwa kidogo tu?
   • Jibu: Msukumo unaotolewa kwa besiboli ni mkubwa zaidi unapopigwa kwa ajili ya kukimbia nyumbani ikilinganishwa na unapopigwa kidogo, kwani mabadiliko ya kasi ya mpira (kutoka kwa kusimama hadi kuruka kutoka kwenye rungu) ni makubwa zaidi katika hali ya kukimbia nyumbani.
7. Ikiwa kombora linarushwa kutoka ngazi ya chini kwa pembe na kurudi ngazi ya chini, kasi yake ya kurusha na kutua inalinganishwaje?
   • Jibu: Tukichukulia kwamba hakuna upinzani wa hewa, kasi ya kutua ya kombora itakuwa sawa na kasi yake ya kurusha. Hii ni kutokana na uhifadhi wa nishati.
8. Pembe ya uzinduzi na umbali wa kombora unahusiana vipi, ikizingatiwa kuwa hakuna upinzani wa hewa?
   • Jibu: Kwa kasi fulani ya awali, kiwango cha juu zaidi cha kombora hupatikana kwa pembe ya uzinduzi ya digrii 45. Kurusha kwa pembe chini au zaidi ya digrii 45 kutasababisha kiwango cha chini.
9. Kwa nini kuongeza muda ambao nguvu hutenda kwenye kitu, kama vile kukamata yai kwa mwendo mdogo wa mkono, hupunguza uwezekano wa kuvunja au kuharibu kitu hicho?

• Jibu: Kuongeza muda ambao nguvu hufanya kazi hueneza msukumo (mabadiliko ya kasi) kwa muda mrefu zaidi, na hivyo kupunguza wastani wa nguvu inayopatikana na kitu. Kwa kukamata yai kwa mwendo mdogo wa mkono, nguvu ya kukamata huenea, na kupunguza uwezekano wa yai kuvunjika.