Probleme & Exerciții
2. O minge bine aruncată este prinsă într-o mănușă bine căptușită. Dacă decelerarea mingii este de 2,10 × 104 m / s2 și 1,85 ms (1 ms = 10-3 s) trec de la momentul în care mingea atinge prima dată mitul până când se oprește, care a fost viteza inițială a mingii?
3. Un glonț într-o armă este accelerat de la camera de tragere până la capătul butoiului la o rată medie de 6,20 × 105 m / s2 timp de 8,10 × 10-4 s. Care este viteza sa de bot (adică viteza sa finală)?
4. (a) Un tren de navetă ușor accelerează cu o rată de 1,35 m / s2. Cât durează să atingă viteza maximă de 80,0 km / h, pornind de la repaus? (b) Același tren decelerează în mod obișnuit cu o rată de 1,65 m / s2. Cât durează să se oprească din viteza maximă? (c) În situații de urgență, trenul poate decelera mai rapid, ajungând să se oprească de la 80,0 km / h în 8,30 s. Care este decelerarea de urgență în m / s2?
5. Când intră pe o autostradă, o mașină accelerează din repaus la o rată de 2,40 m / s2 timp de 12,0 s. (a) Desenați o schiță a situației. (b) Enumerați cunoștințele din această problemă. (c) Cât de departe parcurge mașina în acele 12,0 secunde? Pentru a rezolva această parte, identificați mai întâi necunoscutul și apoi discutați cum ați ales ecuația potrivită pentru a o rezolva. După alegerea ecuației, arată-ți pașii în rezolvarea necunoscutului, verifică-ți unitățile și discută dacă răspunsul este rezonabil. (d) Care este viteza finală a mașinii? Rezolvați această necunoscută în același mod ca în partea (c), arătând în mod explicit toți pașii.
7. Aplicație profesională: Sângele este accelerat de la repaus la 30,0 cm / s la o distanță de 1,80 cm de ventriculul stâng al inimii. (a) Faceți o schiță a situației. (b) Enumerați cunoștințele din această problemă. (c) Cât durează accelerarea? Pentru a rezolva această parte, identificați mai întâi necunoscutul și apoi discutați cum ați ales ecuația potrivită pentru a o rezolva. După alegerea ecuației, arată-ți pașii în rezolvarea necunoscutului, verificând unitățile tale. (d) Răspunsul este rezonabil în comparație cu timpul pentru bătăile inimii?
8. Într-o lovitură de palmă, un jucător de hochei accelerează pucul de la o viteză de 8,00 m / s la 40,0 m / s în aceeași direcție. Dacă această fotografie durează 3,33 × 10-2, calculați distanța pe care accelerarea pucului.
10. Trenurile de marfă pot produce doar accelerații și decelerări relativ mici. (a) Care este viteza finală a unui tren de marfă care accelerează cu o rată de 0,0500 m / s2 timp de 8,00 min, începând cu o viteză inițială de 4,00 m / s? (b) Dacă trenul poate încetini la o rată de 0,550 m / s2, cât timp va dura să se oprească de la această viteză? (c) Cât de departe va călători în fiecare caz?
11. O carcasă de artificii este accelerată de la repaus la o viteză de 65,0 m / s pe o distanță de 0,250 m. (a) Cât a durat accelerarea? (b) Calculați accelerația.
12. O lebădă pe un lac devine în aer, batând din aripi și alergând deasupra apei. (a) Dacă lebada trebuie să atingă o viteză de 6,00 m / s pentru a decola și accelerează din repaus la o rată medie de 0,350 m / s2, cât de departe va călători înainte de a deveni în aer? (b) Cât durează acest lucru?
13. Aplicație profesională: creierul unui ciocănitor este protejat special de decelerări mari prin atașamente de tip tendon în interiorul craniului. În timp ce ciocănește un copac, capul ciocănitorului se oprește de la o viteză inițială de 0,600 m / s la o distanță de numai 2,00 mm. (a) Găsiți accelerația în m / s2 și în multipli de g (g = 9,80 m / s2. (b) Calculați timpul de oprire. (c) Tendoanele care leagă întinderea creierului, făcând distanța de oprire de 4,50 mm (mai mare de care este decelerarea creierului, exprimată în multipli de g?
14. Un jucător de fotbal neprevăzut se ciocnește cu un stâlp de capăt în timp ce aleargă la o viteză de 7,50 m / s și se oprește după comprimarea căptușelii și a corpului său 0,350 m. (a) Care este decelerarea lui? (b) Cât durează coliziunea?
15. În al doilea război mondial , au fost raportate mai multe cazuri de aviatori care au sărit din avioanele lor în flăcări fără parașută pentru a scăpa de moarte sigură. Unii au căzut la aproximativ 6000 m, iar unii dintre ei au supraviețuit, cu puține răni care pun viața în pericol. Pentru acești piloți norocoși, ramurile copacilor și plutirea zăpezii pe sol a permis decelerarea lor să fie relativ mică. Dacă presupunem că viteza unui pilot la impact a fost 123 mph (54 m / s), atunci care a fost decelerarea lui? Să presupunem că arborii și zăpada l-au oprit pe o distanță de 3,0 m.
16. Luați în considerare o veveriță cenușie care cade dintr-un copac la pământ. (a) Dacă ignorăm rezistența aerului în acest caz (numai de dragul acestei probleme), determinați viteza unei veverițe chiar înainte de a lovi pământul, presupunând că a căzut de la o înălțime de 3,0 m. (b) Dacă veverița se oprește la o distanță de 2.0 cm prin îndoirea membrelor sale, comparați decelerarea cu cea a pilotului din problema anterioară.
18. Dragster-urile pot atinge de fapt o viteză maximă de 145 m / s în doar 4,45 s – un timp considerabil mai mic decât cel dat în exemplele 2.10 și 2.11. (a) Calculați accelerația medie pentru un astfel de dragster. (b) Găsiți viteza finală a acestui dragster începând de la repaus și accelerând la viteza găsită în (a) pentru 402 m (un sfert de milă) fără a utiliza informații la timp. (c) De ce viteza finală este mai mare decât cea utilizată pentru a găsi accelerația medie? Sugestie: Luați în considerare dacă presupunerea unei accelerații constante este valabilă pentru un dragster. Dacă nu, discutați dacă accelerația ar fi mai mare la începutul sau la sfârșitul cursei și ce efect ar avea asupra vitezei finale.
19. Un pilot de biciclete sprintează la sfârșitul unei curse pentru a obține o victorie. Cursa are o viteză inițială de 11,5 m / s și accelerează cu o rată de 0,500 m / s2 timp de 7,00 s. (a) Care este viteza sa finală? (b) Cursorul continuă cu această viteză până la linia de sosire. Dacă se afla la 300 m de linia de sosire când a început să accelereze, cât timp a economisit? (c) Un alt motociclist era cu 5,00 m în față când câștigătorul a început să accelereze, dar nu a putut accelera și a călătorit cu 11,8 m / s până la linia de sosire. Cât de mult înaintea lui (în metri și în secunde) a terminat câștigătorul?
20. În 1967, neozelandezul Burt Munro a stabilit recordul mondial pentru o motocicletă indiană, pe Bonneville Salt Flats din Utah, cu o viteză maximă de 183,58 mi / h. Cursul într-un singur sens avea o lungime de 5,00 mi. Ratele de accelerație sunt adesea descrise de timpul necesar pentru a ajunge la 60,0 mi / h de repaus. Dacă acest timp a fost de 4,00 s, iar Burt a accelerat în acest ritm până când a atins viteza maximă, cât a durat Burt pentru a finaliza cursul?
21. (a) Un Usb Bolt din Jamaica a stabilit un record mondial la 100 m masculin în cursa Jocurilor Olimpice din 2008 de la Beijing. Bolt a „trecut” de-a lungul liniei de sosire cu un timp de 9,69 s. Dacă presupunem că Bolt a accelerat timp de 3,00 s pentru a atinge viteza maximă și a menținut viteza respectivă pentru restul cursei, calculați viteza maximă și accelerația sa. ( b) În timpul aceleiași olimpiade, Bolt a stabilit, de asemenea, recordul mondial la linia de 200 m cu un timp de 19.30 s. Folosind aceleași ipoteze ca și linia de 100 m, care a fost viteza sa maximă pentru această cursă?