home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Investigating Forces & Motion / Investigating Forces and Motion (1998)(Granada Learning).iso / data / topic7 / question.dat < prev    next >
INI File  |  1998-02-10  |  13KB  |  414 lines

  1. [question1]
  2. type:2
  3. caption:\
  4. What is the momentum of an object with mass, <I>m</I>, travelling at a \
  5. velocity, <I>v</I>?<p>
  6. correct:<I>mv</I>
  7. wrong1:<I>m</I>/<I>v</I>
  8. wrong2:<I>v</I>/<I>m</I>
  9. wrong3:<I>mv</I><sup>2</sup>
  10. feedback:\
  11. Momentum equals mass multiplied by velocity = <I>mv.<p>\
  12. </I><p>
  13.  
  14. [question2]
  15. type:2
  16. caption:What are the correct units of momentum?<p>
  17. correct:kg m/s
  18. wrong1:kg
  19. wrong2:m/s<sup>2</sup>
  20. wrong3:J
  21. feedback:\
  22. The units of momentum are those of mass multiplied by velocity = kg \
  23. m/s.<p>
  24.  
  25. [question3]
  26. type:1
  27. image:7g14
  28. caption:\
  29. An athlete has a mass of 80 kg. What is the athlete's momentum when \
  30. running at a speed of 10 m/s?<p>
  31. correct:800 kg m/s
  32. wrong1:8.0 kg m/s
  33. wrong2:70 kg m/s
  34. wrong3:80 kg m/s
  35. feedback:\
  36. Momentum = mass x velocity<p>\
  37. <center>= 80 x 10</center><p>\
  38. <center>= 800 kg m/s.</center><p>
  39.  
  40. [question4]
  41. type:1
  42. image:7g15
  43. caption:\
  44. A bird has a mass of 0.1 kg. What is its momentum when it is flying at \
  45. a speed of 5.0 m/s?<p>
  46. correct:0.5 kg m/s
  47. wrong1:0.1 kg m/s
  48. wrong2:5.0 kg m/s
  49. wrong3:50 kg m/s
  50. feedback:\
  51. Momentum = mass x velocity<p>\
  52. <center>= 0.1 x 5.0</center><p>\
  53. <center>= 0.5 kg m/s.</center><p>
  54.  
  55. [question5]
  56. type:2
  57. caption:\
  58. A cyclist travelling at 15 m/s has a momentum of 1 200 kg m/s. What is \
  59. the total mass of the cyclist and the bicycle?<p>
  60. correct:80 kg
  61. wrong1:1.25 kg
  62. wrong2:18 kg
  63. wrong3:18 000 kg
  64. feedback:\
  65. Momentum = mass x velocity<p>\
  66. Therefore,<p>\
  67. <img src="sa7q5a" align=center><p>\
  68. <img src="sa7q5b" align=center><p>\
  69. <center>= 80 kg.</center><p>
  70.  
  71. [question6]
  72. type:2
  73. caption:\
  74. A car with mass 750 kg has a momentum of 15 000 kg m/s. How fast is it \
  75. travelling?<p>
  76. correct:20 m/s
  77. wrong1:15 000 m/s
  78. wrong2:1 125 m/s
  79. wrong3:0.05 m/s
  80. feedback:\
  81. Momentum = mass x velocity<p>\
  82. Therefore,<p>\
  83. <img src="sa7q6a" align=center><p>\
  84. <img src="sa7q6b" align=center><p>\
  85. <center>= 20 m/s.</center><p>
  86.  
  87. [question7]
  88. type:2
  89. caption:\
  90. The impulse of a force, <I>F</I>, on an object is the product of the \
  91. force and the length of time, <I>t</I>, for which the force acts. To \
  92. which one of the following is the impulse equal?<p>
  93. correct:The change in the momentum of the object.
  94. wrong1:The change in the velocity of the object.
  95. wrong2:The change in the energy of the object.
  96. wrong3:The change in the position of the object.
  97. feedback:The impulse is equal to the change in momentum.<p>
  98.  
  99. [question8]
  100. type:2
  101. caption:What are the correct units of impulse?<p>
  102. correct:kg m/s
  103. wrong1:kg
  104. wrong2:m/s<sup>2</sup>
  105. wrong3:J
  106. feedback:\
  107. Because the impulse equals the change in momentum, its units are the \
  108. same as those of momentum: kg m/s.<p>
  109.  
  110. [question9]
  111. type:2
  112. caption:\
  113. A force of 10 N accelerates a 2.0 kg mass for 4.0 s in a straight \
  114. line. By how much does the speed of the object change?<p>
  115. correct:20 m/s
  116. wrong1:2.0 m/s
  117. wrong2:8.0 m/s
  118. wrong3:10 m/s
  119. feedback:\
  120. Impulse = <I>Ft<p>\
  121. </I><p>\
  122. <center>= 10 x 4.0</center><p>\
  123. <center>= 40 kg m/s</center><p>\
  124. This is the object's momentum change.<p>\
  125. momentum = mass x velocity<p>\
  126. Therefore,<p>\
  127. <img src="sa7q9a" align=center><p>\
  128. <img src="sa7q9b" align=center><p>\
  129. <center>= 20 m/s.</center><p>
  130.  
  131. [question10]
  132. type:2
  133. caption:\
  134. A 2.0 kg ball of soft clay thrown against a wall comes to rest in 0.05 \
  135. s. If the speed of the ball just before it hits the wall is 10 m/s, \
  136. what is the average impact force on the wall as the clay ball strikes \
  137. it?<p>
  138. correct:400 N
  139. wrong1:2.0 N
  140. wrong2:0.10 N
  141. wrong3:40 N
  142. feedback:\
  143. Use the fact that impulse = momentum change to find the force.<p>\
  144. initial momentum = mass x velocity<p>\
  145. <center>= 2.0 x 10</center><p>\
  146. <center>= 20 kg m/s</center><p>\
  147. final momentum = 0.0<p>\
  148. momentum change = final momentum - initial momentum<p>\
  149. <center>= 0.0 - 20</center><p>\
  150. <center>= -20 kg m/s</center><p>\
  151. impulse = <I>Ft</I> = momentum change<p>\
  152. Therefore,<p>\
  153. <img src="sa7q10a" align=center><p>\
  154. <img src="sa7q10b" align=center><p>\
  155. <center>= -400 N</center><p>\
  156. This is the force on the ball. The force on the wall is equal and \
  157. opposite to this force (Newton's third law of motion), and is \
  158. therefore 400 N.<p>
  159.  
  160. [question11]
  161. type:2
  162. caption:\
  163. The average force of a cricket bat on a ball is 800 N. If the momentum \
  164. of the ball changes by 2.0 kg m/s, for how long is the ball in contact \
  165. with the bat?<p>
  166. correct:0.0025 s
  167. wrong1:0.10 s
  168. wrong2:1.6 s
  169. wrong3:2.0 s
  170. feedback:\
  171. Impulse = force x time = change in momentum<p>\
  172. Therefore,<p>\
  173. <img src="sa7q11a" align=center><p>\
  174. <img src="sa7q11b" align=center><p>\
  175. <center>= 0.0025 s.</center><p>
  176.  
  177. [question12]
  178. type:1
  179. image:7g16
  180. caption:\
  181. The diagram shows a ball bouncing off a wall. The mass of the ball is \
  182. 0.1 kg. What is the ball's momentum change?<p>
  183. correct:-0.6 kg m/s
  184. wrong1:zero
  185. wrong2:-3.0 kg m/s
  186. wrong3:+3.0 kg m/s
  187. feedback:\
  188. Momentum = mass x velocity<p>\
  189. Momentum change = final momentum - initial momentum<p>\
  190. <center>= (-3.0 x -0.1) - (3.0 x 0.1)</center><p>\
  191. <center>= -0.3 - 0.3</center><p>\
  192. <center>= -0.6 kg m/s.</center><p>
  193.  
  194. [question13]
  195. type:1
  196. image:7g17
  197. caption:\
  198. The diagram shows a 3.0 kg ball of clay dropped onto a hard floor. If \
  199. the speed of the ball just before it hits the floor is 5.0 m/s, what \
  200. is its momentum change as it comes to rest?<p>
  201. correct:-15 kg m/s
  202. wrong1:zero
  203. wrong2:-1.7 kg m/s
  204. wrong3:30 kg m/s
  205. feedback:\
  206. Momentum = mass x velocity<p>\
  207. Momentum change = final momentum - initial momentum<p>\
  208. <center>= 0.0 - (3.0 x 5.0)</center><p>\
  209. <center>= -15 kg m/s.</center><p>
  210.  
  211. [question14]
  212. type:2
  213. caption:\
  214. Which one of the following suggestions would not make a car safer in \
  215. an accident ?<p>
  216. correct:A. Make the car stronger and stiffer so that its body crumples less.
  217. wrong1:B. Build in thick bumpers that crush upon impact.
  218. wrong2:\
  219. C. Make sure that the seat belts hold the driver and passengers \
  220. securely, so that their momentum changes at the same rate as the car's \
  221. momentum.
  222. wrong3:D. Fit air bags to absorb the front-seat passenger's forward momentum.
  223. feedback:\
  224. Suggestion (A) would not make a car safer. If cars were stiffer and \
  225. stronger so that they crumpled less in accidents, then they would come \
  226. to rest in shorter times as they crashed. Because the change in \
  227. momentum is equal to force x time, reducing the time would increase \
  228. the force. The forces on passengers strapped into the car would \
  229. therefore also be greater, so they would be injured more severely.<p>
  230.  
  231. [question15]
  232. type:1
  233. image:7g18
  234. caption:\
  235. The diagram shows a 0.05 kg arrow being shot into an apple hanging \
  236. from a string. The speed of the arrow just before impact is 30 m/s. If \
  237. the mass of the apple is 0.1 kg and the arrow sticks into the apple, \
  238. what is the speed of the apple and arrow immediately after the \
  239. impact?<p>
  240. correct:10 m/s
  241. wrong1:1.0 m/s
  242. wrong2:25 m/s
  243. wrong3:100 m/s
  244. feedback:\
  245. The principle of the conservation of momentum applies to this \
  246. impact.<p>\
  247. initial momentum = final momentum<p>\
  248. 0.05 x 30 = (0.05 + 0.1) x <I>V<p>\
  249. </I><p>\
  250. (In the above equation, <I>v</I> is the speed of the arrow and apple \
  251. immediately after the impact).<p>\
  252. Thus,<p>\
  253. <img src="sa7q15a" align=center><p>\
  254. <center>= 10 m/s.</center><p>
  255.  
  256. [question16]
  257. type:1
  258. image:7g19
  259. caption:\
  260. The two railway trucks shown are travelling on a smooth track. They \
  261. collide and couple together. What is their speed after the \
  262. collision?<p>
  263. correct:zero
  264. wrong1:2.0 m/s to the left
  265. wrong2:4.0 m/s to the right
  266. wrong3:6.0 m/s to the right
  267. feedback:\
  268. The principle of the conservation of momentum applies to this \
  269. impact.<p>\
  270. initial momentum = final momentum<p>\
  271. 1 000 x 4.0 + 2 000 x -2.0 = (1 000 + 2 000) x <I>V<p>\
  272. </I><p>\
  273. (In the above equation, <I>V</I> is the speed of the trucks \
  274. immediately after the impact.)<p>\
  275. So,<p>\
  276. <img src="sa7q16a" align=center><p>\
  277. <center>= zero.</center><p>
  278.  
  279. [question17]
  280. type:1
  281. image:7g20
  282. caption:\
  283. Two ice skaters standing on a smooth rink push each other apart. The \
  284. mass of one skater is 30 kg, the mass of the other is 60 kg. If the \
  285. lighter skater moves off with a velocity of 2.0 m/s, what is the \
  286. velocity of the heavier skater?<p>
  287. correct:-1.0 m/s
  288. wrong1:-2.0 m/s
  289. wrong2:-4.0 m/s
  290. wrong3:-8.0 m/s
  291. feedback:\
  292. The principle of the conservation of momentum applies to this \
  293. situation. The skaters' initial momentum is zero, so their final total \
  294. momentum must also be zero.<p>\
  295. Let the final velocity of the heavier skater be <I>v</I>.<p>\
  296. momentum = mass x velocity<p>\
  297. initial momentum = final momentum<p>\
  298. 0.0 = 30 x 2.0 + 60 x <I>v<p>\
  299. </I><p>\
  300. Therefore,<p>\
  301. 60<I>v</I> = -60<p>\
  302. <img src="sa7q17a" align=center><p>\
  303. <center>= -1.0 m/s.</center><p>
  304.  
  305. [question18]
  306. type:1
  307. image:7g21
  308. caption:\
  309. A 1 000 kg car and a 3 000 kg lorry travelling in opposite directions \
  310. collide head-on. They both come to rest at the point of impact. If the \
  311. car is travelling at a velocity of 30 m/s before the crash, what is \
  312. the lorry's velocity?<p>
  313. correct:-10 m/s
  314. wrong1:-90 m/s
  315. wrong2:-30 m/s
  316. wrong3:-9.0 m/s
  317. feedback:\
  318. Assuming there are no external forces then the principle of the \
  319. conservation of momentum applies to this impact. The vehicles come to \
  320. rest at the point of impact, so their final total momentum is \
  321. zero.<p>\
  322. Let <I>U</I> be the initial velocity of the lorry.<p>\
  323. initial momentum = final momentum<p>\
  324. 1 000 x 30 + 3 000 x <I>U</I> = 0.0<p>\
  325. Thus:<p>\
  326. 3 000<I>U</I> = -30 000<p>\
  327. <img src="sa7q18a" align=center><p>\
  328. <center>= -10 m/s.</center><p>
  329.  
  330. [question19]
  331. type:1
  332. image:7g22
  333. caption:\
  334. Two masses collide and rebound with the velocities shown. Which of the \
  335. following equations is a correct statement of the principle of the \
  336. conservation of momentum?<p>
  337. correct:\
  338. <I>m</I><TT><I><SUB>1</SUB></I></TT><I>u</I><TT><I><SUB>1</SUB></I></T \
  339. > +<I> \
  340. m</I><TT><I><SUB>2</SUB></I></TT><I>u</I><TT><I><SUB>2</SUB></I></TT>< \
  341. > </I>=<I> \
  342. m</I><TT><I><SUB>1</SUB></I></TT><I>v</I><TT><I><SUB>1</SUB></I></TT> \
  343. +<I> \
  344. m</I><TT><I><SUB>2</SUB></I></TT><I>v</I><TT><I><SUB>2</SUB></I></TT>
  345. wrong1:\
  346. <I>m</I><TT><I><SUB>1</SUB></I></TT><I>u</I><TT><I><SUB>1</SUB></I></T \
  347. ><I> </I>- \
  348. <I>m</I><TT><I><SUB>2</SUB></I></TT><I>u</I><TT><I><SUB>2</SUB></I></T \
  349. > =<I> \
  350. m</I><TT><I><SUB>1</SUB></I></TT><I>v</I><TT><I><SUB>1</SUB></I></TT>< \
  351. > </I>-<I> \
  352. m</I><TT><I><SUB>2</SUB></I></TT><I>v</I><TT><I><SUB>2</SUB></I></TT>
  353. wrong2:\
  354. <I>m</I><TT><I><SUB>1</SUB></I></TT><I>u</I><TT><I><SUB>1</SUB></I></T \
  355. ><I> </I>+<I> m</I><TT><I><SUB>2</SUB></I></TT><I>v<I><SUB>1</SUB> \
  356. </I></I>=<I> \
  357. m</I><TT><I><SUB>1</SUB></I></TT><I>u<I><SUB>2</SUB></I></I> +<I> \
  358. m</I><TT><I><SUB>2</SUB></I></TT><I>v</I><TT><I><SUB>2</SUB></I></TT>
  359. wrong3:\
  360. <I>m</I><TT><I><SUB>1</SUB></I></TT><I>u</I><TT><I><SUB>1</SUB></I></T \
  361. > x<I> \
  362. m</I><TT><I><SUB>2</SUB></I></TT><I>u</I><TT><I><SUB>2</SUB></I></TT>< \
  363. > </I>=<I> \
  364. m</I><TT><I><SUB>1</SUB></I></TT><I>v</I><TT><I><SUB>1</SUB></I></TT>< \
  365. > </I>x<I> \
  366. m</I><TT><I><SUB>2</SUB></I></TT><I>v</I><TT><I><SUB>2</SUB></I></TT>
  367. feedback:\
  368. The principle of the conservation of momentum states that, if there \
  369. are no external forces acting upon a system, then initial momentum = \
  370. final momentum.<p>\
  371. In this case, the initial momentum is \
  372. <I>m</I><TT><I><SUB>1</SUB></I></TT><I>u</I><TT><I><SUB>1</SUB></I></T \
  373. ><I> </I>+<I> \
  374. m</I><TT><I><SUB>2</SUB></I></TT><I>u</I><TT><I><SUB>2</SUB></I></TT> \
  375. and the final momentum is<I> \
  376. m</I><TT><I><SUB>1</SUB></I></TT><I>v</I><TT><I><SUB>1</SUB></I></TT>< \
  377. > </I>+<I> \
  378. m</I><TT><I><SUB>2</SUB></I></TT><I>v</I><TT><I><SUB>2</SUB></I><SUB>. \
  379. </SUB>Equation (b) is therefore correct:<p>\
  380. </TT><p>\
  381. <I>m</I><TT><I><SUB>1</SUB></I></TT><I>u</I><TT><I><SUB>1</SUB></I></T \
  382. ><I> </I>+<I> \
  383. m</I><TT><I><SUB>2</SUB></I></TT><I>u</I><TT><I><SUB>2</SUB></I></TT>< \
  384. > </I>=<I> \
  385. m</I><TT><I><SUB>1</SUB></I></TT><I>v</I><TT><I><SUB>1</SUB></I></TT>< \
  386. > </I>+<I> m</I><TT><I><SUB>2</SUB></I></TT><I>v</I><TT><I><SUB>2<p>\
  387. </SUB></I></TT><p>\
  388. <TT><p>
  389.  
  390. [question20]
  391. type:1
  392. image:7g23
  393. caption:\
  394. A 100 kg astronaut pushes a 500 kg satellite in space. If the \
  395. satellite moves off at a velocity of 0.1 m/s, what is the astronaut's \
  396. velocity after they part company?<p>
  397. correct:-0.5 m/s
  398. wrong1:-0.1 m/s
  399. wrong2:0.05 m/s
  400. wrong3:0.02 m/s
  401. feedback:\
  402. The principle of the conservation of momentum applies to this \
  403. situation. The combined momentum of the satellite and the astronaut is \
  404. initially zero, so their final total momentum must also be zero.<p>\
  405. Let the final velocity of the astronaut be <I>v</I>.<p>\
  406. momentum = mass x velocity<p>\
  407. initial momentum = final momentum<p>\
  408. 0 = 100<I>v</I> + 500 x 0.1<p>\
  409. Therefore,<p>\
  410. 100<I>v</I> = -50<p>\
  411. <img src="sa7q20a" align=center><p>\
  412. <center>= -0.5 m/s.</center><p>
  413.  
  414.