8 ตัวอย่างคำถามเกี่ยวกับโมเมนตัมเชิงเส้น
1. วัตถุที่มีมวล 1 กิโลกรัม เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 10 เมตร/วินาที โมเมนตัม วัตถุนั้นคือ…
การอภิปราย
เป็นที่รู้จัก :
มวล (ม.) = 1 กก.
ความเร็ว (v) = 10 ม./วินาที
ถาม : โมเมนตัมเชิงเส้น (p)
จาวาบ :
สูตรโมเมนตัม: p = mv
คำอธิบาย: p = โมเมนตัม, m = มวล, v = ความเร็ว.
โมเมนตัมของวัตถุคือ:
p = mv = (1)(10) = 10 kg m/s2
2. วัตถุสองชิ้น แต่ละชิ้นมีมวล 2 กิโลกรัมและ 4 กิโลกรัม กำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 20 เมตร/วินาที โมเมนตัมของวัตถุแต่ละชิ้นคือ…
การอภิปราย
เป็นที่รู้จัก :
มวลของวัตถุ A (ม.)A) = 2 กก.
มวลของวัตถุ B (เมตร)B) = 4 กก.
ความเร็วของวัตถุ A (v)A) = 20 ม./วินาที
ความเร็วของวัตถุ B (v)B) = 20 ม./วินาที
ถาม : โมเมนตัมของวัตถุ A (pA) และโมเมนตัมของวัตถุ B (pB)
จาวาบ :
โมเมนตัมของวัตถุ A :
pA = มA vA = (2)(20) = 40 กก. ม./วินาที
โมเมนตัมของวัตถุ B :
pB = มB vB = (4)(20) = 80 กก. ม./วินาที
ถ้าความเร็วของวัตถุทั้งสองเท่ากัน วัตถุที่มีมวลมากกว่าจะมีโมเมนตัมมากกว่า
3. วัตถุ A และวัตถุ B แต่ละชิ้นมีมวล 2 กิโลกรัม วัตถุ A เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 2 เมตร/วินาที และวัตถุ B เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 4 เมตร/วินาที โมเมนตัมของวัตถุ A และวัตถุ B คือ…
การอภิปราย
เป็นที่รู้จัก :
มวลของวัตถุ A (ม.)A) = 2 กก.
มวลของวัตถุ B (เมตร)B) = 2 กก.
ความเร็วของวัตถุ A (v)A) = 2 ม./วินาที
ความเร็วของวัตถุ B (v)B) = 4 ม./วินาที
ถาม : โมเมนตัมของวัตถุ A (pA) และโมเมนตัมของวัตถุ B (pB)
จาวาบ :
โมเมนตัมของวัตถุ A :
pA = มA vA = (2)(2) = 4 กก. ม./วินาที
โมเมนตัมของวัตถุ B :
pB = มB vB = (2)(4) = 8 กก. ม./วินาที
ถ้ามวลของวัตถุทั้งสองเท่ากัน วัตถุที่มีความเร็วมากกว่าจะมีโมเมนตัมมากกว่า
4. วัตถุมีมวล 5 กิโลกรัม อยู่นิ่ง โมเมนตัมของวัตถุคือ…
การอภิปราย
เป็นที่รู้จัก :
มวลของวัตถุ (เมตร) = 5 กิโลกรัม
ความเร็วของวัตถุ (v) = 0
ถาม โมเมนตัมของวัตถุ (p)
จาวาบ :
p = mv = (5)(0) = 0
ถ้าวัตถุอยู่นิ่ง ไม่ว่ามวลของวัตถุจะมีขนาดเท่าใด โมเมนตัมของวัตถุก็จะเป็นศูนย์
5. ในเกมเบสบอล ลูกเบสบอลมวล 0,5 กิโลกรัม เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเริ่มต้น 2 เมตร/ วินาที จากนั้นลูกเบสบอลถูกตีด้วยแรง F ในทิศทางตรงข้ามกับการเคลื่อนที่ของลูกเบสบอล ทำให้ความเร็วของลูกเบสบอลเปลี่ยนเป็น 6 เมตร/วินาทีถ้าลูกเบสบอลสัมผัสกับไม้เบสบอลเป็นเวลา 0,01 วินาที การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมคือ...
ก. 8 กก. ม. -1
B. 6 กก. ม. -1
C. 5 กก. ม. -1
ง. 4 กก. ม. -1
E. 2 กก. ม. -1
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
มวลของลูกบอล (เมตร) = 0,5 กิโลกรัม
ความเร็วเริ่มต้น (v o ) = 2 ม./วินาที
ความเร็วสุดท้าย (v t ) = -6 ม./วินาที
ช่วงเวลา (t) = 0,01 วินาที
ถาม:การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัม
คำตอบ :
สูตรการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัม:
∆ p = mv t – mv o = m (v t – v o )
∆ p = (0,5 กก.)(- 6 เมตร/วินาที – 2 เมตร/วินาที)
∆ p = (0,5 กก.)(-8)
∆ p = 4 กก. ม./วินาที
คำตอบที่ถูกต้องคือ D.
6. วัตถุที่มีมวล 100 กรัม เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 5 เมตร/ วินาที มีแรงต้าน F กระทำต่อวัตถุเป็นเวลา 0,2 วินาที เพื่อหยุดวัตถุ ขนาดของแรง F คือ...
ก. 0,5 เอ็น
บี. 1,0 เอ็น
ซี. 2,5 เอ็น
ง. 10 เอ็น
ตะวันออก 25 เหนือ
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
มวลของวัตถุ (m) = 100 กรัม = 100/1000 = 0,1 กิโลกรัม
ความเร็วเริ่มต้นของวัตถุ (v o ) = 5 ม./วินาที
ความเร็วสุดท้ายของวัตถุ (v t ) = 0
เวลาที่เกิดการชน (Δt) = 0,2 วินาที
คำถาม:ขนาดของแรง F มีค่าเท่าใด
คำตอบ :
ทฤษฎีแรงดล-โมเมนตัมกล่าวว่า แรงดลเท่ากับการเปลี่ยนแปลงของโมเมนตัม
I = ΔP
F (Δt) = m (v t – v o )
F (0,2) = 0,1 (0 – 5)
F (0,2) = -0,5
F = -0,5 / 0,2
F = -2,5 น
ขนาดของแรงคือ 2,5 นิวตัน เครื่องหมายลบแสดงทิศทางของแรง เครื่องหมายลบแสดงว่าแรงมีทิศทางตรงข้ามกับการเคลื่อนที่ของวัตถุ
คำตอบที่ถูกต้องคือ C.
7. ลูกเทนนิสมีมวล 100 กรัม ถูกปล่อยลงพื้นจากความสูง 20 เซนติเมตร โดยไม่มีความเร็วเริ่มต้น หลังจากกระทบพื้น ลูกบอลกระดอนด้วยความเร็ว 1 เมตร/วินาทีและ (g = 10 เมตร/วินาที² ) การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมของลูกบอลคือ...
ก. 0,1 นิวตัน
ข. 0,3 นิวตัน
ค. 0,5 เอ็นเอส
ง. 0,8 นิวตัน
อี. 0,9 เอ็นเอส
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า :
มวลของลูกบอล (เมตร) = 100 กรัม = 0,1 กิโลกรัม
ความสูง (h) = 20 ซม. = 0,2 เมตร
ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (g) = 10 m/ s²
ความเร็วของลูกบอลทันทีหลังจากกระทบพื้น (v t ) = 1 เมตร/วินาที
ถาม : การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมของลูกบอล
คำตอบ :
ความเร็วของลูกบอลก่อนการกระทบ (v)o)
คำนวณความเร็วของลูกบอลก่อนกระทบพื้นโดยใช้สูตรการตกอย่างอิสระ กำหนดให้ความสูงของลูกบอลที่ตกอย่างอิสระ (h) = 0,2 เมตร ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (g) = 10 m/s² และต้องการทราบความเร็วของลูกบอลเมื่อกระทบพื้น ดังนั้นจึงใช้สูตรv² = 2gh
v 2 = 2 (10)(0,2) = 4
v = √4 = -2 ม./วินาที
เครื่องหมายลบถูกใช้เนื่องจากทิศทางการเคลื่อนที่ของลูกบอลก่อนชนพื้นนั้นตรงข้ามกับทิศทางการเคลื่อนที่ของลูกบอลหลังจากชนพื้นแล้ว
การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมของลูกบอล (Δp)
Δp = mv t – mv o = m (v t – v o )
Δp = (0,1)(1 – (-2)) = (0,1)(1 + 2) = (0,1)(3) = 0,3 นิวตันวินาที
คำตอบที่ถูกต้องคือ B.
8. วัตถุที่ตอนแรกอยู่นิ่งได้ระเบิดออกเป็นสองส่วนในอัตราส่วน 3:2 ส่วนที่มีมวลมากกว่าถูกเหวี่ยงออกไปด้วยความเร็ว 20 เมตร/ วินาทีดังนั้นความเร็วที่ส่วนที่มีมวลน้อยกว่าถูกเหวี่ยงออกไปคือ...
ก. 13,3 มิลลิวินาที–1
B. 20 มิลลิวินาที–1
C. 30 ms –1
ง. 40 ม. –1
E. 60 ms –1
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
มวลของวัตถุที่ 1 ก่อนการชน = m
ความเร็วของวัตถุที่ 1 ก่อนการชน = 0 (วัตถุหยุดนิ่ง)
มวลของส่วนที่ 1 หลังการชน (m 1 ) = 3m
มวลของส่วนที่ 2 หลังการชน (m 2 ) = 2m
ความเร็วของส่วนที่ 1 หลังการชน (v 1 ') = 20 ม./วินาที
คำถาม:ความเร็วของส่วนที่ 2 หลังการชน (v 2 ')
คำตอบ :
สูตรสำหรับกฎการอนุรักษ์โมเมนตัม:
ม. 1กับ1 = ม. 1กับ1 ' + ม. 2กับ2 '
(ม.)(0) = (3ม.)(20) + (2ม.) กับ2 '
0 = 60ม. + (2ม.) v 2 '
60ม. = -2ม. v 2 '
60 = -2 v 2 '
v 2 ' = -60/2
v 2 ' = -30 ม./วินาที
เครื่องหมายลบแสดงว่าทิศทางการเคลื่อนที่ของส่วนที่ 2 นั้นตรงข้ามกับทิศทางการเคลื่อนที่ของส่วนที่ 1 ตัวอย่างเช่น ถ้าส่วนที่ 1 ถูกขว้างไปทางทิศตะวันออก ส่วนที่ 2 ก็จะถูกขว้างไปทางทิศตะวันตก
คำตอบที่ถูกต้องคือ C.
ที่มาของคำถาม:
ข้อสอบวิชาฟิสิกส์ระดับชาติ สำหรับนักเรียนมัธยมปลาย/อาชีวศึกษา
