'n Bal X met 'n massa van 10 kg, beweeg ooswaarts met 'n snelheid van 2 m.s^-1 - NSC Physical Sciences - Question 4 - 2021 - Paper 1

Om die snelheid v_y te bepaal, kan ons die beginsel van die behoud van kinetiese energie gebruik. Voor die botsing het bal X 'n kinetiese energie van:

$E_{K_{X}} = \frac{1}{2} m_{X} v_{X}^{2} = \frac{1}{2} (10) (2)^{2} = 40 J$.

Na die botsing beweeg bal Y met 'n kinetiese energie van 36 J, dus die totale kinetiese energie na die botsing is die som van die kinetiese energie van beiden balle:

$E_{K_{tot}} = 36 J + 0 = 36 J$.

Die kinetiese energie van bal Y kan ook uitgedruk word as:

$E_{K_{Y}} = \frac{1}{2} m_{Y} v_{Y}^{2}$, waar m_Y = 2 kg. Ons kan die vergelyking opstel:

$36 = \frac{1}{2} (2) v_{Y}^{2}$

Oplossing:

$36 = v_{Y}^{2} \Rightarrow v_{Y}^{2} = 36 \Rightarrow v_{Y} = 6 m.s^{-1}$.

Dus, die snelheid van bal Y, v_y, is 6 m.s^{-1}.

Die grootte van die krag kan bereken word met behulp van die verandering in momentum en die tyd van botsing. Die verandering in momentum van bal Y is:

$\Delta p = m_{Y} (v_{f} - v_{i}) = 2(6 - 0) = 12 kg.m.s^{-1}$.

Gegewe dat die botsing 0.1 s duur, kan ons die gemiddelde krag bepaal met:

$F = \frac{\Delta p}{\Delta t} = \frac{12}{0.1} = 120 N$.

Die krag wat bal X op bal Y uitoefen is dus 120 N.