ตัวอย่างคำถามแบบกระตุ้นความคิด

4 ตัวอย่างคำถามกระตุ้นความคิด

1. ลูกบอลมวล 0,5 กิโลกรัม ตกลงมาอย่างอิสระจากความสูง h1 ₌ 7,2 เมตรเหนือพื้น และกระดอนขึ้นไปที่ความสูง h2 ₌ 3,2 เมตร ถ้าความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงคือ 10 ms⁻² ^แรงดลที่กระทำต่อลูกบอลคือ...

ก. 2,0 นิวตัน

ข. 3,0 นิวตัน

ค. 10 เอ็นเอส

ง. 40 นิวตัน

อี. 80 เอ็นเอส

การอภิปราย

เป็นที่ทราบกันว่า :

มวลของลูกบอล (เมตร) = 0,5 กิโลกรัม

ความสูงของลูกบอลที่ตกลงมาอย่างอิสระ (h ₁ ) = 7,2 เมตร

ความสูงของลูกบอลที่กระดอน (h ₂ ) = 3,2 เมตร

ความเร่งโน้มถ่วงของโลก (g) = 10 m/ ^s²

ถาม : แรงกระตุ้นที่กระทำต่อลูกบอล

คำตอบ :

ความเร็วของลูกบอลก่อนการกระทบ (v)_o)

คำนวณความเร็วของลูกบอลก่อนกระทบพื้นโดยใช้สูตรการตกอย่างอิสระ กำหนดให้ความสูง (h) = 7,2 เมตร ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (g) = 10 m/s² ^และความเร็วสุดท้ายก่อนกระทบพื้น ให้ใช้สูตรv² = ^2gh

v _o ² = 2(10)(7,2) = 144

v _o = 2(10)(7,2) = 12 ม./วินาที

ความเร็วของลูกบอลก่อนการชน (v _o ) คือ -12 เมตร/วินาที เครื่องหมายลบแสดงเฉพาะทิศทางเท่านั้น

ความเร็วของลูกบอลทันทีหลังการชน (v)_t)

คำนวณความเร็วของลูกบอลทันทีหลังการชนโดยใช้สูตรการเคลื่อนที่ขึ้นในแนวดิ่ง กำหนดให้ความสูง (h) = 3,2 เมตร ความเร่งโน้มถ่วง (g) = -10 m/s² ^{ความเร็ว}สุดท้ายที่ความสูงสูงสุด (vt² _{) =} ⁰และต้องการหาความเร็วเริ่มต้นทันทีหลังจากกระทบพื้น ดังนั้นให้_ใช้^สูตร vt² = _v₀ + ^2gh

v _t ² = v _o ² + 2 gh

0 = v _o ² + 2 (-10)(3,2)

v _o ² = 64

v _o = √64 = 8 ม./วินาที

ความเร็วของลูกบอลหลังการชน (v _t ) คือ 8 เมตร/วินาที

แรงกระตุ้นที่กระทำต่อลูกบอล (I)

แรงดลคำนวณโดยใช้สูตรทฤษฎีแรงดล-โมเมนตัม

แรงดล (I) = การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัม (Δp)

I = m (v _t – v _o ) = (0,5)(8-(-12)) = (0,5)(8 + 12) = 0,5(20) = 10 นิวตันวินาที

คำตอบที่ถูกต้องคือ C.

2. ลูกปิงปองมวล 5 กรัม ตกลงมาอย่างอิสระจากความสูงระดับหนึ่ง (g = 10 ms⁻² ⁾เมื่อกระทบพื้น ลูกปิงปองมีความเร็ว 6 ms⁻¹ ^และทันทีหลังจากกระทบพื้น ลูกปิงปองจะกระดอนขึ้นไปข้างบนด้วยความเร็ว 4 ms⁻¹ ^ขนาดของแรงดลที่กระทำต่อลูกปิงปองคือ...

ก. 0,50 นิวตัน

ข. 0,25 นิวตัน

ค. 0,10 เอ็นเอส

ง. 0,05 นิวตัน

อี. 0,01 เอ็นเอส

การอภิปราย

เป็นที่ทราบกันว่า :

มวลของลูกบอล (เมตร) = 5 กรัม = 0,005 กิโลกรัม

ความเร็วของลูกบอลก่อนกระทบพื้น (v _o ) = -6 ม./วินาที

ความเร็วของลูกบอลทันทีหลังจากกระทบพื้น (v _t ) = 4 เมตร/วินาที

ความเร็วที่เป็นบวกและลบหมายความว่าทิศทางของความเร็วของลูกบอลหรือทิศทางการเคลื่อนที่ของลูกบอลก่อนการชนนั้นตรงข้ามกับทิศทางการเคลื่อนที่ของลูกบอลหลังการชน

ถาม : แรงกระตุ้น (I)

คำตอบ :

ทฤษฎีบทแรงดล-โมเมนตัมกล่าวว่าแรงดล (I) เท่ากับการเปลี่ยนแปลงของโมเมนตัม (Δp)

I = Δp = mv _t – mv _o = m (v _t – v _o )

I = (0,005)(4 – (-6)) = (0,005)(4 + 6) = (0,005)(10) = 0,05 นิวตันวินาที

คำตอบที่ถูกต้องคือ D.

3. ลูกบอลหนัก 20 กรัมถูกขว้างด้วยความเร็ว v ₁ = 4 ms ^-1ไปทางซ้าย หลังจากกระทบกำแพง ลูกบอลกระดอนด้วยความเร็ว v ₂ = 2 ms ^-1ไปทางขวา แรงดลที่เกิดขึ้นคือ…

ก. 0,24 นิวตัน

ข. 0,12 นิวตัน

C. 0,08 นิวตัน

ง. 0,06 นิวตัน

E. 0,04 นิวตัน

การอภิปราย

เป็นที่ทราบกันว่า:

มวลของลูกบอล (เมตร) = 20 กรัม = 0,020 กิโลกรัม

ความเร็วของลูกบอลก่อนการชน (v _o ) = -4 ม./วินาที (ไปทางซ้าย)

ความเร็วของลูกบอลหลังการชน (v _t ) = +2 m/s (ไปทางขวา)

v _oจะถูกใส่เครื่องหมายลบเพื่อแยกทิศทางออกจากv _t

ถาม:แรงกระตุ้น

คำตอบ :

แรงดล (I) = การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัม (Δp) = mv _t – mv _o

แรงดล (I) = m (v _t – v _o ) = 0,02 (2 – (-4))

แรงดล (I) = 0,02 (2 + 4) = 0,02 (6)

แรงดล (I) = 0,12 นิวตันวินาที

คำตอบที่ถูกต้องคือ B.

4. ลูกเทนนิสหนัก 100 กรัม ถูกปล่อยลงพื้นจากความสูง 20 เซนติเมตร โดยไม่มีความเร็วเริ่มต้น หลังจากกระทบพื้น ลูกบอลกระดอนด้วยความเร็ว 1 เมตร^/ วินาที และ (g = 10 เมตร/วินาที^² ) การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมของลูกบอลคือ...

ก. 0,1 นิวตัน
ข. 0,3 นิวตัน
ค. 0,5 เอ็นเอส
ง. 0,8 นิวตัน
อี. 0,9 เอ็นเอส

การอภิปราย
เป็นที่รู้จัก :
มวลของลูกบอล (เมตร) = 100 กรัม = 0,1 กิโลกรัม
ความสูง (h) = 20 ซม. = 0,2 เมตร
ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (g) = 10 m/s²²
ความเร็วของลูกบอลทันทีหลังจากกระทบพื้น (v)_t) = 1 ม./วินาที
ถาม การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมของลูกบอล
จาวาบ :
ความเร็วของลูกบอลก่อนการกระทบ (v)_o)
คำนวณความเร็วของลูกบอลก่อนการกระทบโดยใช้สูตรการตกอย่างอิสระ กำหนดให้ความสูงของการตกอย่างอิสระของลูกบอล (h) = 0,2 เมตร และความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (g) = 10 m/s²² และถามถึงความเร็วของลูกบอลเมื่อกระทบพื้น จึงใช้สูตรดังกล่าว v² = 2 gh
v² = 2 (10)(0,2) = 4
v = √4 = -2 ม./วินาที
เครื่องหมายลบถูกใช้เนื่องจากทิศทางการเคลื่อนที่ของลูกบอลก่อนชนพื้นนั้นตรงข้ามกับทิศทางการเคลื่อนที่ของลูกบอลหลังจากชนพื้นแล้ว
การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมของลูกบอล (Δp)
Δp = mv_t – เอ็มวี_o = ม (ว_t - v_o)
Δp = (0,1)(1 – (-2)) = (0,1)(1 + 2) = (0,1)(3) = 0,3 นิวตันวินาที
คำตอบที่ถูกต้องคือ B.

ที่มาของคำถาม:

ข้อสอบวิชาฟิสิกส์ระดับชาติ สำหรับนักเรียนมัธยมปลาย/อาชีวศึกษา