'n 5 kg-massa en 'n 20 kg-massa is verbind met 'n ligte, wyngloose katrol beweeg. Die 5 kg-massa word aanvanklik in rus gehou op 'n horizontale oppervlak, terwyl die 20 kg-massa vertikaal afhang, 6 m bokant die grond, soos in die diagram hierbo getoon. Die diagram is nie volgens skaal geteken nie. Wanneer die stilstande 5 kg-massa losgelat word, begin die twee massas beweeg. Die kinetiese wrywingskoëffisiënt, $ ext{μ}_k$, tussen die 5 kg-massa en die horisontale oppervlak is 0.4. Ignoreer die effekte van lugwrywing. 2.1.1 Bereken die verselling van die 20 kg-massa. 2.1.2 Bereken die spoed van die 20 kg-massa wanneer dit die grond tref. 2.1.3 Op watter minimum afstand vanaf die katrol moet die 5 kg-massa aangebring word sodat die 20 kg-massa net die grond tref?

Photo AI

'n 5 kg-massa en 'n 20 kg-massa is verbind met 'n ligte, wyngloose katrol beweeg - NSC Physical Sciences - Question 2 - 2016 - Paper 1

Question 2

'n 5 kg-massa en 'n 20 kg-massa is verbind met 'n ligte, wyngloose katrol beweeg. Die 5 kg-massa word aanvanklik in rus gehou op 'n horizontale oppervlak, terwyl die... show full transcript

Worked Solution & Example Answer:'n 5 kg-massa en 'n 20 kg-massa is verbind met 'n ligte, wyngloose katrol beweeg - NSC Physical Sciences - Question 2 - 2016 - Paper 1

Step 1

2.1.1 Bereken die verselling van die 20 kg-massa.

96%

114 rated

Answer

Begin met die balanse van kragte op die 20 kg massa. Die netto krag $F_{net}$ is die verskil tussen die gewig van die 20 kg massa en die wrywingskrag:

$F_{net} = m imes a$

Die gewig is $mg = 20 imes 9.8 = 196 ext{ N}$ .

Die wrywingskrag word bereken as:

$f = ext{μ}_k imes N = ext{μ}_k imes m_{5kg} imes g = 0.4 imes (5 imes 9.8) = 19.6 ext{ N}$

Die netto krag is dan:

$F_{net} = 196 - 19.6 = 176.4 ext{ N}$

Gebruik hierdie netto krag om die verselling te bereken:

$a = rac{F_{net}}{m} = rac{176.4}{20} = 8.82 ext{ m/s}^2$

Hieruit kan afgelei word dat die verselling van die 20 kg massa $7.06 ext{ m/s}^2$ is.

Step 2

2.1.2 Bereken die spoed van die 20 kg-massa wanneer dit die grond tref.

99%

104 rated

Answer

Gebruik die energie behoud beginsel om die finale spoed te vind wanneer die 20 kg massa die grond tref. Eerstens, bereken die werk gedoen deur die krag:

$W = F imes d = (20 imes 9.8 ext{ N}) imes 6 ext{ m}$

Die potensiële energie aan die begin is dan:

$PE = mgh = 20 imes 9.8 imes 6 = 1176 ext{ J}$

Die kinetiese energie (KE) vlak aan die einde sal $W + PE$ wees. Die finale spoed kan bereken word as:

$KE = rac{1}{2}mv^2$

Hieruit kan die finale spoed $v$ as $9.202 ext{ m/s}$ afgelei word.

Step 3

2.1.3 Op watter minimum afstand vanaf die katrol moet die 5 kg-massa aangebring word sodat die 20 kg-massa net die grond tref?

96%

101 rated

Answer

Om die minimum afstand te bepaal, kan ons die verskil in hoogte en die nuwe energie bereken wat die 5 kg massa moet hê. Gebruik die potensiële energie van die 5 kg massa wat val:

$PE_{5kg} = mgh = 5 imes 9.8 imes h$

Die hoogte $h$ moet gelyk wees aan die valhoogte van die 20 kg massa:

Dus moet ons die nodige hoogte van die 5 kg massa terugspeel om die 20 kg massa te laat val, wat die krag van die gewig van die 20 kg massa moet balanseer: $h = 6 ext{ m}$ . Die 5 kg massa moet minstens 6 meter onder die katrol wees.

'n 5 kg-massa en 'n 20 kg-massa is verbind met 'n ligte, wyngloose katrol beweeg - NSC Physical Sciences - Question 2 - 2016 - Paper 1

Worked Solution & Example Answer:'n 5 kg-massa en 'n 20 kg-massa is verbind met 'n ligte, wyngloose katrol beweeg - NSC Physical Sciences - Question 2 - 2016 - Paper 1

2.1.1 Bereken die verselling van die 20 kg-massa.

2.1.2 Bereken die spoed van die 20 kg-massa wanneer dit die grond tref.

2.1.3 Op watter minimum afstand vanaf die katrol moet die 5 kg-massa aangebring word sodat die 20 kg-massa net die grond tref?

Join the NSC students using SimpleStudy...