Problemen & Oefeningen
2. Een goed geworpen bal wordt opgevangen in een goedgevulde want. Als de vertraging van de bal 2,10 × 104 m / s2 is en 1,85 ms (1 ms = 10-3 s) verstrijkt vanaf het moment dat de bal de handschoen voor het eerst raakt totdat deze stopt, wat was dan de beginsnelheid van de bal? / p>
3. Een kogel in een pistool wordt versneld vanuit de afvuurkamer naar het einde van de loop met een gemiddelde snelheid van 6,20 x 105 m / s2 gedurende 8,10 x 10-4 s. Wat is zijn mondingssnelheid (dat wil zeggen, zijn eindsnelheid)?
4. (a) Een lightrail-forenzentrein accelereert met een snelheid van 1,35 m / s2. Hoe lang duurt het om vanuit rust de topsnelheid van 80,0 km / u te bereiken? (b) Dezelfde trein remt gewoonlijk af met een snelheid van 1,65 m / s2. Hoe lang duurt het voordat de topsnelheid is bereikt? (c) In noodsituaties kan de trein sneller vertragen en tot stilstand komen van 80,0 km / u in 8.30 s. Wat is de noodvertraging in m / s2?
5. Bij het oprijden van een snelweg accelereert een auto vanuit stilstand met een snelheid van 2,40 m / s2 gedurende 12,0 s. (a) Maak een schets van de situatie. (b) Maak een lijst van de bekende problemen in dit probleem. (c) Hoe ver rijdt de auto in die 12,0 seconden? Om dit deel op te lossen, identificeert u eerst het onbekende en bespreekt u vervolgens hoe u de juiste vergelijking hebt gekozen om het op te lossen. Nadat je de vergelijking hebt gekozen, toon je je stappen bij het oplossen van het onbekende, controleer je je eenheden en bespreek je of het antwoord redelijk is. (d) Wat is de eindsnelheid van de auto? Los dit onbekende op dezelfde manier op als in deel (c), en laat alle stappen expliciet zien.
7. Professionele toepassing: Bloed wordt versneld vanuit rust tot 30,0 cm / s op een afstand van 1,80 cm door de linker hartkamer. (a) Maak een schets van de situatie. (b) Maak een lijst van de bekende problemen in dit probleem. (c) Hoe lang duurt de acceleratie? Om dit deel op te lossen, identificeert u eerst het onbekende en bespreekt u vervolgens hoe u de juiste vergelijking hebt gekozen om het op te lossen. Nadat je de vergelijking hebt gekozen, laat je zien hoe je het onbekende oplost en je eenheden controleert. (d) Is het antwoord redelijk vergeleken met de tijd voor een hartslag?
8. In een klapschot versnelt een hockeyspeler de puck van een snelheid van 8,00 m / s naar 40,0 m / s in dezelfde richting. Als deze opname 3,33 × 10-2 duurt, bereken dan de afstand waarover de puck accelereert.
10. Goederentreinen kunnen slechts relatief kleine versnellingen en vertragingen produceren. (a) Wat is de eindsnelheid van een goederentrein die accelereert met een snelheid van 0,0500 m / s2 gedurende 8,00 min, beginnend met een beginsnelheid van 4,00 m / s? (b) Als de trein kan vertragen met een snelheid van 0,550 m / s2, hoe lang duurt het dan om van deze snelheid tot stilstand te komen? (c) Hoe ver zal het in elk geval reizen?
11. Een vuurwerkgranaat wordt vanuit rust versneld tot een snelheid van 65,0 m / s over een afstand van 0,250 m. (a) Hoe lang duurde de versnelling? (b) Bereken de versnelling.
12. Een zwaan op een meer komt in de lucht door met zijn vleugels te klapperen en over het water te rennen. (a) Als de zwaan een snelheid van 6,00 m / s moet bereiken om op te stijgen en hij accelereert vanuit rust met een gemiddelde snelheid van 0,350 m / s2, hoe ver zal hij dan reizen voordat hij in de lucht komt? (b) Hoe lang duurt dit?
13. Professionele toepassing: de hersenen van een specht worden speciaal beschermd tegen grote vertragingen door peesachtige bevestigingen in de schedel. Tijdens het pikken in een boom komt de kop van de specht tot stilstand vanaf een beginsnelheid van 0,600 m / s op een afstand van slechts 2,00 mm. (a) Bereken de versnelling in m / s2 en in veelvouden van g (g = 9,80 m / s2. b) Bereken de stoptijd. (c) De pezen die de hersenen wiegen, strekken zich uit, waardoor de stopafstand 4,50 mm is (groter dan het hoofd en dus minder vertraging van de hersenen.) Wat is de vertraging van de hersenen, uitgedrukt in veelvouden van g?
14. Een onoplettende voetballer botst met een gewatteerde doelpaal terwijl hij rent met een snelheid van 7.50 m / s en komt volledig tot stilstand na het samendrukken van de opvulling en zijn lichaam 0,350 m. (a) Wat is zijn vertraging? (b) Hoe lang duurt de botsing?
15. In de Tweede Wereldoorlog , waren er verschillende gevallen gemeld van piloten die zonder parachute uit hun vlammende vliegtuigen sprongen om aan een zekere dood te ontsnappen. Sommigen vielen ongeveer 6000 m (20.000 voet) en sommigen overleefden het, met weinig levensbedreigende verwondingen. Voor deze gelukkige piloten, de boomtakken en sneeuw die op de grond drijft, lieten hun vertraging relatief klein zijn. Als we aannemen dat de snelheid van een piloot bij een botsing 123 mph (54 m / s), wat was dan zijn vertraging? Stel dat de bomen en sneeuw hem tegenhielden over een afstand van 3,0 m.
16. Stel je voor dat een grijze eekhoorn uit een boom op de grond valt. (a) Als we in dit geval de luchtweerstand negeren (alleen omwille van dit probleem), bepaal dan de snelheid van een eekhoorn net voordat hij de grond raakt, ervan uitgaande dat hij van een hoogte van 3,0 m is gevallen. (b) Als de eekhoorn stopt op een afstand van 2.0 cm door het buigen van zijn ledematen, vergelijk zijn vertraging met die van de piloot in de vorige opgave.
18. Dragsters kunnen in feite een topsnelheid van 145 m / s bereiken in slechts 4,45 s – aanzienlijk minder tijd dan gegeven in Voorbeeld 2.10 en Voorbeeld 2.11. (a) Bereken de gemiddelde versnelling voor zo’n dragster. (b) Vind de eindsnelheid van deze dragster, beginnend vanuit rust en accelererend met de snelheid gevonden in (a) gedurende 402 m (een kwart mijl) zonder enige tijdinformatie te gebruiken. (c) Waarom is de eindsnelheid groter dan die wordt gebruikt om de gemiddelde versnelling te vinden? Hint: Overweeg of de aanname van constante acceleratie geldig is voor een dragster. Als dit niet het geval is, bespreek dan of de acceleratie aan het begin of aan het einde van de run groter zou zijn en welk effect dat zou hebben op de eindsnelheid.
19. Een wielrenner sprint aan het einde van een race om een overwinning te behalen. De racer heeft een beginsnelheid van 11,5 m / s en accelereert met een snelheid van 0,500 m / s2 gedurende 7,00 s. (a) Wat is zijn eindsnelheid? (b) De racer gaat met deze snelheid verder naar de finishlijn. Als hij 300 m van de finish was toen hij begon te accelereren, hoeveel tijd heeft hij dan bespaard? (c) Een andere racer liep 5,00 m voor toen de winnaar begon te accelereren, maar hij kon niet accelereren en reed met 11,8 m / s tot aan de finish. Hoe ver voor hem (in meters en seconden) finishte de winnaar?
20. In 1967 vestigde de Nieuw-Zeelander Burt Munro het wereldrecord voor een Indiase motorfiets, op de Bonneville Salt Flats in Utah, met een maximumsnelheid van 183,58 mijl / u. De enkele reis was 5,00 mijl lang. Versnellingssnelheden worden vaak beschreven door de tijd die nodig is om vanuit rust 60,0 km / u te bereiken. Als deze tijd 4.00 s was en Burt met deze snelheid accelereerde totdat hij zijn maximale snelheid bereikte, hoe lang duurde het dan voordat Burt de cursus voltooide?
21. (a) Een wereldrecord werd gevestigd op de 100 meter van de mannen tijdens de Olympische Spelen van 2008 in Peking door Usain Bolt uit Jamaica. Bolt “kustde” over de finishlijn met een tijd van 9,69 s. Als we aannemen dat Bolt gedurende 3,00 s accelereerde om zijn maximale snelheid te bereiken, en die snelheid vasthield voor de rest van de race, bereken dan zijn maximale snelheid en zijn versnelling. ( b) Tijdens dezelfde Olympische Spelen vestigde Bolt ook het wereldrecord in het 200-m-sprint met een tijd van 19.30 s. Gebruikmakend van dezelfde aannames als voor het 100-m-sprint, wat was zijn maximale snelheid voor deze race?