Fisica - Scuola secondaria di secondo grado Quantità di moto e momento angolare Quantità di moto Teorema dell'impulso

Impulso e quantità di moto

20 esercizi

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Due automobili identiche viaggiano con velocità di modulo uguale. Una delle due è diretta a est, mentre l'altra è diretta a nord, come illustra il disegno. Quale delle seguenti affermazioni sulle energie e le quantità di moto delle auto è vera?

A: Hanno energie cinetiche e quantità di moto identiche.

B: Hanno energie cinetiche differenti e quantità di moto identiche.

C: Hanno energie cinetiche e quantità di moto differenti.

D: Hanno energie cinetiche identiche e quantità di moto differenti.

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Sei atleti hanno la massa (espressa in multipli di m₀), il modulo della velocità (espresso in multipli di v₀) e la direzione di moto che sono indicati nella tabella. Quale coppia di atleti ha la stessa quantità di moto?

A: D ed F

B: B e C

C: A ed E

D: C e D

E: A e C

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Due auto identiche (m = 1350 kg) viaggiano con velocità di pari modulo, 25,0 m/s. La direzione del moto è quella del disegno. Quant'è il modulo della quantità di moto totale dell'insieme delle due auto?

q = ________ kg m/s

Per i numeri decimali usa la virgola e non il punto (per es. 56,2 e non 56.2). Fai attenzione alle cifre significative!

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Un'atleta specialista del salto in alto, dopo avere superato l'asticella, ricade sul materasso ad aria che rallenta e ferma la caduta. Se l'atleta fosse caduta direttamente sul suolo rigido della pista, il tempo di arresto sarebbe stato molto più breve. Usando il teorema dell'impulso come guida, determina quale delle seguenti affermazioni è vera.

A: Il materasso esercita sulla saltatrice lo stesso impulso del suolo nudo, ma una forza media totale maggiore.

B: Il materasso esercita sulla saltatrice lo stesso impulso del suolo nudo, ma una forza media totale minore.

C: Il materasso esercita sulla saltatrice un impulso maggiore del suolo nudo e una forza totale media minore.

D: Il materasso esercita sulla saltatrice un impulso e una forza totale media maggiori del suolo nudo.

E: Il materasso esercita sulla saltatrice un impulso e una forza totale media minori del suolo nudo.

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Un'atleta specialista di salto in alto supera l'asticella e raggiunge una velocità di -6,00 m/s immediatamente prima di affondare nel materasso ad aria. La massa della saltatrice è 54,0 kg. Quali sono il modulo e il verso dell'impulso che il materasso esercita sull'atleta? Assumi che il verso positivo sia quello rivolto in alto.

I_vert = ________ kg

\cdot

m/s

Per i numeri decimali usa la virgola e non il punto (per es. 56,2 e non 56.2). Fai attenzione alle cifre significative!

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Il proiettile di una carabina ad aria raggiunge il bersaglio con una velocità di 50 m/s. Il peso del proiettile è di 0,01 kg. Assumi che il moto avvenga in linea retta, in un verso che consideriamo positivo. Dopo l'urto con il bersaglio, il proiettile prosegue la sua corsa nella stessa direzione, ma con una nuova quantità di moto, pari a +0,25 kg m/s. Quanto vale l'impulso esercitato sul proiettile dal bersaglio? Scrivi il risultato con il segno corretto rispetto al verso considerato positivo.

I_// = ________ kg m/s

Per i numeri decimali usa la virgola e non il punto (per es. 56,2 e non 56.2). Fai attenzione alle cifre significative!

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Una particella si muove lungo l'asse +x e il grafico ne mostra la quantità di moto p in funzione del tempo t. Usa il teorema dell'impulso ed elenca le tre regioni del grafico in ordine decrescente in base al modulo dell'impulso applicato alla particella.

A: A e C (a pari merito), B.

B: C, A, B.

C: A, C, B.

D: B, A, C.

E: A, B, C.

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Una particella si muove lungo l'asse +x e il grafico ne mostra la quantità di moto p in funzione del tempo t. In ciascuna delle quattro regioni, è applicata una forza diversa (eventualmente nulla) alla particella. In quale regione il modulo della forza applicata è più grande e in quale è più piccolo?

A: A (maggiore), D (minore).

B: C (maggiore), B e D (minore).

C: C (maggiore), A (minore).

D: B (maggiore), D (minore).

E: A (maggiore), C (minore).

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Una particella si muove lungo l'asse +x e il grafico ne mostra la quantità di moto p in funzione del tempo t. Quanto vale il modulo della forza totale media nelle regioni A e C?

Regione A: F_A = ________ N
Regione C: F_C = ________ N

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Un razzo a più stadi viaggia attraverso lo spazio con una quantità di moto pari a +150 000 kg·m/s, in totale assenza di forze esterne. Il razzo si separa quindi in due stadi, ognuno dei quali rimane sulla stessa direzione di moto del razzo, eventualmente cambiando verso.
Il valore della quantità di moto dei due stadi è riportato nelle seguenti risposte, riferito alla direzione e al verso del moto prima della separazione. Una sola è fisicamente possibile, quale?

A: 1: +250 000 kg·m/s; 2: -150 000 kg·m/s.

B: 1: +200 000 kg·m/s; 2: +50 000 kg·m/s.

C: 1: +250 000 kg·m/s; 2: -100 000 kg·m/s.

D: 1: +75 000 kg·m/s; 2: -75 000 kg·m/s.

E: 1: +30 000 kg·m/s; 2: +90 000 kg·m/s.

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La quantità di moto di un sistema di oggetti si conserva se il sistema è isolato. Quale dei seguenti sistemi può essere considerato isolato?
1: Una palla lasciata cadere dalla cima di un palazzo. Il sistema è composto dalla sola palla.
2: Una palla lasciata cadere dalla cima di un palazzo. Il sistema composto dalla palla e dalla Terra.
3: Una palla da biliardo che urta una seconda palla su un tavolo completamente privo di attrito. Il sistema è composto dalla sola palla.
4: Un'automobile che rallenta e si ferma in panne nella corsia di emergenza. Il sistema è composto dalla sola auto.
5: Una sonda spaziale che si muove nello spazio dove la gravitazione e le altre forze sono trascurabili. Il sistema è composto dalla sola sonda.

A: Solo i sistemi 1 e 3 sono isolati.

B: Solo il sistema 5 è isolato.

C: Solo i sistemi 4 e 5 sono isolati.

D: Solo i sistemi 2 e 5 sono isolati.

E: Solo i sistemi 3 e 5 sono isolati.

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I due oggetti rappresentati nel disegno si muovono inizialmente nella stessa direzione, con verso opposto. Entrambi poggiano su una superficie priva di attrito, e non subiscono quindi l'effetto di forze esterne. I due blocchi entrano in collisione e quindi si allontanano l'uno dall'altro. Quale dei seguenti insiemi di valori della quantità di moto dei due oggetti, prima e dopo l'urto, è fisicamente possibile?
Legenda: q, quantità di moto; ₁ e ₂, indici relativi al primo e al secondo blocco rispettivamente; _p e _d, indici relativi al moto prima e dopo l'urto rispettivamente.

A: q_1,p = +16 kg m/s; q_2,p = -16 kg m/s;
q_1,d = +8 kg m/s; q_2,d = +12 kg m/s.

B: q_1,p = +16 kg m/s; q_2,p = -6 kg m/s;
q_1,d = +4 kg m/s; q_2,d = +10 kg m/s.

C: q_1,p = +6 kg m/s; q_2,p = -14 kg m/s;
q_1,d = -6 kg m/s; q_2,d = +14 kg m/s.

D: q_1,p = +12 kg m/s; q_2,p = -28 kg m/s;
q_1,d = -8 kg m/s; q_2,d = -10 kg m/s.

E: q_1,p = +12 kg m/s; q_2,p = -2 kg m/s;
q_1,d = -4 kg m/s; q_2,d = +14 kg m/s.

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Due oggetti subiscono una collisione elastica.
Quale dei seguenti insiemi di valori dell'energia cinetica dei due oggetti, prima e dopo l'urto, è fisicamente possibile?
Legenda: K, energia cinetica; ₁ e ₂, indici relativi al primo e al secondo oggetto rispettivamente; _p e _d, indici relativi al moto prima e dopo l'urto rispettivamente.

A: K_1,p = 8 J; K_2,p = 6 J; K_1,d = 16 J; K_2,d = -2 J.

B: K_1,p = 15 J; K_2,p = 0 J; K_1,d = 10 J; K_2,d = 9 J.

C: K_1,p = 8 J; K_2,p = 6 J; K_1,d = 10 J; K_2,d = 4 J.

D: K_1,p = 3 J; K_2,p = 8 J; K_1,d = 2 J; K_2,d = 6 J.

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Due oggetti subiscono una collisione unidimensionale completamente anelastica. La forza esterna totale agente su di essi è zero.
Quale dei seguenti insiemi di valori della quantità di moto e dell'energia cinetica degli oggetti che costituiscono il sistema, prima e dopo l'urto, è fisicamente possibile?
Legenda: q, quantità di moto; K, energia cinetica; ₁ e ₂, indici relativi al primo e al secondo blocco rispettivamente.

A: Prima: q₁ = +8 kg m/s; q₂ = -2 kg m/s; K₁ = 5 J; K₂ = 7 J. Dopo: q = +6 kg m/s; K = 12 J.

B: Prima: q₁ = -3 kg m/s; q₂ = +4 kg m/s; K₁ = 1 J; K₂ = 6 J. Dopo: q = +1 kg m/s; K = 4 J.

C: Prima: q₁ = +6 kg m/s; q₂ = 0 kg m/s; K₁ = 15 J; K₂ = 0 J. Dopo: q = +8 kg m/s; K = 9 J.

D: Prima: q₁ = 0 kg m/s; q₂ = -8 kg m/s; K₁ = 3 J; K₂ = 8 J. Dopo: q = -8 kg m/s; K = 11 J.

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L'oggetto 1 si muove lungo l'asse x con una quantità di moto iniziale +16 kg m/s, dove il segno + indica che il corpo si muove verso destra. Come mostra il disegno, l'oggetto 1 urta un secondo corpo, inizialmente a riposo. La collisione non è frontale, perciò gli oggetti si allontanano dopo l'urto prendendo direzioni diverse. La forza esterna totale sui due corpi è zero. Dopo l'urto, la componente x della quantità di moto dell'oggetto 1 è +6 kg m/s. Quanto vale dopo l'urto la componente x della quantità di moto dell'oggetto 2?

A: 0 kg m/s.

B: +6 kg m/s

C: -8 kg m/s

D: La componente x della quantità di moto dell'oggetto 2 non può essere determinata.

E: +10 kg m/s.

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L'oggetto 1 si muove lungo l'asse x con una quantità di moto iniziale +16 kg m/s, dove il segno + indica che il corpo si muove verso destra. Come mostra il disegno, l'oggetto 1 urta un secondo corpo, inizialmente a riposo. La collisione non è frontale, perciò gli oggetti si allontanano dopo l'urto prendendo direzioni diverse. La forza esterna totale sui due corpi è zero. Dopo l'urto, la componente y della quantità di moto dell'oggetto 1 è -5 kg m/s. Quanto vale dopo l'urto la componente y della quantità di moto dell'oggetto 2?

A: -16 kg m/s.

B: La componente y della quantità di moto dell'oggetto 2 non può essere determinata.

C: +16 kg m/s.

D: +5 kg m/s.

E: 0 kg m/s.

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Nel diagramma (a) è rappresentato un sistema di quattro palle uniformi in plastica disposte sul piano (x;y). Nel diagramma (b), la palla numero 4 è stata rimossa.
Quale delle seguenti condizioni è sufficiente perché il centro di massa del sistema (a) coincida con quello del sistema (b) ?

A: La massa della palla 4 è minore della somma delle masse delle altre palle.

B: La massa della palla 4 è minore della massa di ogni altra palla.

C: Il centro di massa dei due sistemi coincide con il centro della palla 4.

D: Il centro di massa dei due sistemi coincide con il centro della palla 1, della palla 2 o della palla 3.

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Quattro palle di plastica sono disposte sul piano (x;y) come indicato nel disegno. Di seguito sono elencate le masse e le coordinate di ciascuna sfera.
1: massa, 4 kg; posizione, (+0,5 m;+0,5 m);
2: massa, 2 kg; posizione, (-1,0 m;0 m);
3: massa, 6 kg; posizione, (0 m;-3,0 m);
4: massa, 2 kg; posizione, (0 m;-1,0 m).
Quali sono le coordinate x e y del centro di massa del sistema formato dalla quattro sfere? Rispondi utilizzando il segno appropriato.

Coordinata x del centro di massa = ________ m
Coordinata y del centro di massa = ________ m

Per i numeri decimali usa la virgola e non il punto (per es. 56,2 e non 56.2). Fai attenzione alle cifre significative!

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Quattro sottili tondini di ferro, ciascuno lungo 9,0 m, sono saldati in forma di quadrato, come nella parte (a) del disegno. Il centro di massa del quadrato cade sull'origine delle coordinate. Il tondino di destra è quindi rimosso, come nella parte (b) del disegno. Quali sono le coordinate x e y del centro di massa del rimanente sistema di tre tondini? Rispondi utilizzando il segno appropriato.

Coordinata x del centro di massa = ________ m
Coordinata y del centro di massa = ________ m

Per i numeri decimali usa la virgola e non il punto (per es. 56,2 e non 56.2). Fai attenzione alle cifre significative!

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Il disegno mostra tre particella che si muovono con velocità diverse. Due delle particelle hanno massa m e la terza ha massa 2m. Nell'istante rappresentato dalla figura, il centro di massa del sistema di tre particelle coincide con l'origine degli assi. Qual è la velocità del centro di massa? Rispondi utilizzando il segno appropriato.

v_cm,x = ________ m/s
v_cm,y = ________ m/s

Per i numeri decimali usa la virgola e non il punto (per es. 56,2 e non 56.2). Fai attenzione alle cifre significative!

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