DE kinematica het is het gebied van de natuurkunde dat beweging bestudeert zonder echter na te denken over de oorzaken van deze beweging.
Op dit gebied bestuderen we voornamelijk uniforme rechtlijnige beweging, eenparig versnelde rechtlijnige beweging en eenparige cirkelvormige beweging.
Maak gebruik van de becommentarieerde vragen om al uw twijfels over deze inhoud weg te nemen.
Opgelost Oefeningen
vraag 1
(IFPR - 2018) Een voertuig rijdt met 108 km/u op een snelweg, waar de maximum toegestane snelheid 110 km/u is. Door op de mobiele telefoon van de bestuurder te tikken, leidt hij roekeloos zijn aandacht meer dan 4 seconden op de telefoon. De afstand die het voertuig aflegde gedurende de 4 s waarin het zonder de aandacht van de bestuurder bewoog, in m, was gelijk aan:
a) 132.
b) 146.
c) 168.
d) 120.
Correct alternatief: d) 120
Aangezien de voertuigsnelheid constant bleef gedurende de 4s, zullen we de uurvergelijking van de uniforme beweging gebruiken, dat wil zeggen:
y = y0 + v.t
Voordat we de waarden vervangen, moeten we de eenheid van snelheid transformeren van km/h naar m/s. Om dit te doen, deelt u gewoon door 3,6:
v = 108: 3,6 = 30 m/s
Als we de waarden vervangen, vinden we:
y - y0 = 30. 4 = 120 m
Voor meer informatie, zie ook: Uniforme beweging
vraag 2
(PUC/SP - 2018) Door een PVC-reductiehandschoen, die deel uitmaakt van een leiding, gaat er 180 liter water per minuut door. De binnendiameters van deze huls zijn 100 mm voor de waterinlaat en 60 mm voor de wateruitlaat.
Bepaal, in m/s, de geschatte snelheid waarmee het water deze handschoen verlaat.
a) 0,8
b) 1.1
c) 1.8
d) 4.1
Correct alternatief: b) 1.1
We kunnen de stroom in de pijpleiding berekenen door het vloeistofvolume te delen door de tijd. We moeten de eenheden echter overhevelen naar het internationale meetsysteem.
We zullen dus minuten moeten omzetten in seconden en liters in kubieke meters. Hiervoor gebruiken we de volgende relaties:
- 1 minuut = 60 s
- 1 l = 1 dm3 = 0,001 m3⇒ 180 l = 0,18 m3
Nu kunnen we de stroom (Z) berekenen:
Om de waarde van de uitstromende watersnelheid te vinden, laten we het feit gebruiken dat de stroom gelijk is aan het oppervlak van de pijp vermenigvuldigd met de snelheid, dat wil zeggen:
Z = A. v
Om deze berekening uit te voeren, moeten we eerst de waarde van het uitvoergebied weten en daarvoor gebruiken we de formule voor het gebied van een cirkel:
A =. R2
We weten dat de uitgangsdiameter gelijk is aan 60 mm, dus de straal zal gelijk zijn aan 30 mm = 0,03 m. Als we de geschatte waarde van π = 3,1 beschouwen en deze waarden vervangen, hebben we:
A=3.1. (0,03)2 = 0,00279 m2
Nu kunnen we de snelheidswaarde vinden door de stroom- en oppervlaktewaarde te vervangen:
Voor meer informatie, zie ook: Fysische formules
vraag 3
(PUC/RJ - 2017) Een bal wordt vanaf de grond verticaal gelanceerd met snelheid v en bereikt een maximale hoogte h. Als de worpsnelheid met 3v wordt verhoogd, is de nieuwe maximale eindhoogte die de bal bereikt: (Verwaarlozing van de luchtweerstand)
a) 2 uur
b) 4 uur
c) 8 uur
d) 9 uur
e) 16u
Correct alternatief: e) 16h
De hoogte die de bal bereikt, kan worden berekend met behulp van de Torricelli-vergelijking, dat wil zeggen:
v2 = v02 - 2.g.h
De versnelling als gevolg van de zwaartekracht is negatief als de bal stijgt. Ook is de snelheid wanneer de bal zijn maximale hoogte bereikt gelijk aan nul.
Dus in de eerste situatie wordt de waarde van h gevonden door te doen:
In de tweede situatie werd de snelheid verhoogd met 3v, dat wil zeggen, de lanceringssnelheid werd gewijzigd in:
v2 = v + 3v = 4v
Dus in de tweede situatie is de hoogte die de bal bereikt:
Alternatief: e) 16h
Voor meer informatie, zie ook: Uniform gevarieerde rechtlijnige beweging
vraag 4
(UECE - 2016 - 2e fase) Beschouw een steen in vrije val en een kind op een carrousel die met constante hoeksnelheid ronddraait. Over de beweging van de steen en het kind is het juist om te stellen dat:
a) de versnelling van de steen varieert en het kind draait zonder versnelling.
b) de steen valt zonder versnelling en het kind draait met constante versnelling.
c) de versnelling in beide is nul.
d) beide ondergaan versnellingen met constante modulus.
Correct alternatief: d) beide ondergaan constante modulo-versnellingen.
Zowel snelheid als versnelling zijn vectorgrootheden, dat wil zeggen dat ze worden gekenmerkt door grootte, richting en richting.
Om een dergelijke hoeveelheid een variatie te laten ondergaan, is het noodzakelijk dat ten minste één van deze attributen wordt gewijzigd.
Wanneer een lichaam zich in een vrije val bevindt, varieert zijn snelheidsmodule uniform, met een constante versnelling gelijk aan 9,8 m/s2 (versnelling van de zwaartekracht).
In de carrousel is de snelheidsmodule constant, maar de richting ervan varieert. In dit geval zal het lichaam een constante versnelling hebben en wijst het naar het midden van het cirkelvormige pad (centripetaal).
Zie ook: Oefeningen over uniforme cirkelbewegingen
vraag 5
(UFLA - 2016) Een steen werd verticaal omhoog gegooid. Terwijl het stijgt,
a) snelheid neemt af en acceleratie neemt af
b) snelheid neemt af en acceleratie neemt toe
c) snelheid is constant en versnelling neemt af
d) de snelheid neemt af en de versnelling is constant
Correct alternatief: d) snelheid neemt af en acceleratie is constant
Wanneer een lichaam verticaal omhoog wordt gelanceerd, dicht bij het aardoppervlak, ondervindt het de werking van een zwaartekracht.
Deze kracht geeft je een constante versnelling van de modulus gelijk aan 9,8 m/s2, verticale richting en neerwaartse richting. Op deze manier neemt de snelheidsmodule af totdat deze de waarde gelijk aan nul bereikt.
vraag 6
(UFLA - 2016) De geschaalde figuur toont de verplaatsingsvectoren van een mier, die punt I verliet, punt F bereikte, na 3 min en 20 s. De modulus van de gemiddelde snelheidsvector van de beweging van de mier in dit pad was:
a) 0,15 cm/s
b) 0,25 cm/s
c) 0,30 cm/s
d) 0,50 cm/s
Correct alternatief: b) 0,25 cm/s
De modulus van de gemiddelde snelheidsvector wordt gevonden door de verhouding tussen de modulus van de verplaatsingsvector en de tijd te berekenen.
Om de verplaatsingsvector te vinden, moeten we het startpunt verbinden met het eindpunt van het traject van de mier, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding:
Merk op dat de modulus kan worden gevonden door de stelling van Pythagoras uit te voeren, aangezien de lengte van de vector gelijk is aan de hypotenusa van de aangegeven driehoek.
Voordat we de snelheid vinden, moeten we de tijd omzetten van minuten naar seconden. Met 1 minuut gelijk aan 60 seconden, hebben we:
t = 3. 60 + 20 = 180 + 20 = 200 s
Nu kunnen we de snelheidsmodule vinden door te doen:
Zie ook: kinematica
vraag 7
(IFMG - 2016) Als gevolg van een ernstig ongeval in een ertsresidudam, viel een eerste golf van deze residuen, sneller, een hydrografisch bekken binnen. Een schatting voor de grootte van deze golf is 20 km lang. Een stedelijk stuk van dit hydrografische bassin is ongeveer 25 km lang. Ervan uitgaande dat in dit geval de gemiddelde snelheid waarmee de golf door de riviergeul gaat 0,25 m/s is, is de totale tijd van passage van de golf door de stad, gerekend vanaf de aankomst van de golf in het stedelijke traject, is in:
a) 10 uur
b) 50 uur
c) 80 uur
d) 20 uur
Correct alternatief: b) 50 uur
De afstand die door de golf wordt afgelegd, is gelijk aan 45 km, dat wil zeggen de maat van de uitbreiding (20 km) plus de uitbreiding van de stad (25 km).
Om de totale passagetijd te vinden, gebruiken we de formule voor de gemiddelde snelheid, zoals deze:
Voordat we de waarden vervangen, moeten we echter de snelheidseenheid omzetten in km/u, dus het gevonden resultaat voor de tijd zal in uren zijn, zoals aangegeven in de opties.
Bij het maken van deze transformatie hebben we:
vm = 0,25. 3,6 = 0,9 km/u
Als we de waarden in de formule voor gemiddelde snelheid vervangen, vinden we:
vraag 8
(UFLA - 2015) Bliksem is een complex natuurverschijnsel, met veel nog onbekende aspecten. Een van deze aspecten, die nauwelijks zichtbaar is, doet zich voor aan het begin van de uitgroei. De afvoer van de wolk naar de grond begint in een proces van ionisatie van de lucht vanaf de basis van de wolk en plant zich voort in fasen die opeenvolgende stappen worden genoemd. Een high-speed frame-per-second camera identificeerde 8 stappen, elk 50 m, voor een specifieke ontlading, met tijdsinterval opnamen van 5,0 x 10-4 seconden per stap. De gemiddelde voortplantingssnelheid van de ontlading, in dit beginstadium de getrapte leider genoemd, is
a) 1,0 x 10-4 Mevrouw
b) 1,0 x 105 Mevrouw
c) 8,0 x 105 Mevrouw
d) 8,0 x 10-4 Mevrouw
Correct alternatief: b) 1,0 x 105 Mevrouw
De gemiddelde voortplantingssnelheid wordt gevonden door te doen:
Om de waarde van Δs te vinden, vermenigvuldigt u 8 met 50 m, want er zijn 8 stappen van elk 50 m. Dus:
s = 50. 8 = 400 meter.
Aangezien het interval tussen elke stap 5.0 is. 10-4 s, voor 8 stappen is de tijd gelijk aan:
t = 8. 5,0. 10-4 = 40. 10-4 = 4. 10-3 zo
Mogelijk bent u ook geïnteresseerd in:
- Torricelli-vergelijking
- kinematica formules
- gelijkmatig gevarieerde beweging
- Uniforme rechtlijnige beweging
- Uniforme beweging - Oefeningen
- Gemiddelde snelheidsoefeningen
