Transcript
Page 1: Review&forExam&2& - Physics and Astronomy at TAMUpeople.physics.tamu.edu/tyana/PHYS218/files/Lect_24_11-19-14_post.… · Problem%8* You%have%ahorizontal%table%with%afric+onless%top%and%ahole%in%the%center.%A%string%through%this%hole%is%suppor+ng%a

Review  for  Exam  2  Exam  Informa+on  11/24/14  –  Monday  7:30  PM  All  Sec+ons  505-­‐509    à  MPHY  205  (this  room,  30  min  a.er  class  ends)  Dura+on  à  1  hour  15  min    Ø  Know  your  instructor’s  name  (S+egler)    and  your  sec+on  number  (505  -­‐  509)  Ø  Have  your  TAMU  ID  ready  to  show  when  turning  in  your  exam.  Ø  Calculators  are  allowed,  no  pre-­‐saved  data  on  them,  if  you  are  caught  using  previously  saved  data  

it  will  be  considered  chea=ng  and  dealt  with  accordingly.    Exam  Structure  Ø  4  mul+ple  choice  ques+on  

•  You  do  not  need  to  show  your  work  on  these.    •  There  is  no  par+al  credit.  

Ø  3  long  problems  •  The  problems  will  be  similar  to  homework  problems  of  medium  difficulty.    •  There  will  be  a  mix  of  ‘numeric’  and  ‘symbolic’  problems.  •  Par+al  credit  is  given,  you  must  show  your  work  clearly.  

T.  S+egler                11/19/2014            Texas  A&M  University  

Page 2: Review&forExam&2& - Physics and Astronomy at TAMUpeople.physics.tamu.edu/tyana/PHYS218/files/Lect_24_11-19-14_post.… · Problem%8* You%have%ahorizontal%table%with%afric+onless%top%and%ahole%in%the%center.%A%string%through%this%hole%is%suppor+ng%a

Problem  3*  

A  15.0  kg  block  is  a[ached  to  a  very  light  horizontal  spring  (k  =  500  N/m)  and  is  res+ng  on  a  fric+onless  horizontal  table.  Suddenly  it  is  struck  by  a  3.00  kg  stone  traveling  horizontally  at  8.00  m/s  to  the  right,  whereupon  the  stone  rebounds  at  2.00  m/s  horizontally  to  the  le].  Find  the  maximum  distance  that  the  block  will  compress  the  spring  a]er  the  collision.  

T.  S+egler                11/19/2014            Texas  A&M  University  

Page 3: Review&forExam&2& - Physics and Astronomy at TAMUpeople.physics.tamu.edu/tyana/PHYS218/files/Lect_24_11-19-14_post.… · Problem%8* You%have%ahorizontal%table%with%afric+onless%top%and%ahole%in%the%center.%A%string%through%this%hole%is%suppor+ng%a

Problem  4*  

A  5.00  kg  ornament  is  hanging  by  a  1.50  m  wire  when  it  is  suddenly  hit  by  a  3.00  kg  missile  traveling  horizontally  at  12.0  m/s.  The  missile  embeds  itself  in  the  ornament  during  the  collision.  What  is  the  tension  in  the  wire  immediately  a]er  the  collision?  

T.  S+egler                11/19/2014            Texas  A&M  University  

Page 4: Review&forExam&2& - Physics and Astronomy at TAMUpeople.physics.tamu.edu/tyana/PHYS218/files/Lect_24_11-19-14_post.… · Problem%8* You%have%ahorizontal%table%with%afric+onless%top%and%ahole%in%the%center.%A%string%through%this%hole%is%suppor+ng%a

Problem  5*  A  woman  whose  mass  is  70.0  kg  stands  at  the  rim  of  a  horizontal  turntable  that  has  a  moment  of  iner+a  300  kg  m2  and  radius  of  2.00  m.  The  system  is  ini+ally  at  rest  and  is  free  to  rotate  about  fric+onless  ver+cal  axle  through  the  center  of  the  turntable.  The  woman  begins  to  walk  clockwise  around  the  rim  at  a  speed  1.50  m/s  rela+ve  to  the  earth.    a)  In  what  direc+on  and  with  what  angular  speed  does  the  turntable  rotate?  b)  How  much  work  does  the  woman  do  to  set  the  system  (woman  plus  turntable)  in  mo+on?  

T.  S+egler                11/19/2014            Texas  A&M  University  

Page 5: Review&forExam&2& - Physics and Astronomy at TAMUpeople.physics.tamu.edu/tyana/PHYS218/files/Lect_24_11-19-14_post.… · Problem%8* You%have%ahorizontal%table%with%afric+onless%top%and%ahole%in%the%center.%A%string%through%this%hole%is%suppor+ng%a

Problem  6*  Two  blocks  are  suspended  over  a  pulley  with  a  string  of  negligible  mass  as  shown  below.    One  block  has  mass  m1  =  1.00  kg,  the  other  one  has  a  mass  of  m2  =  2.00  kg.    The  pulley  is  a  uniform  solid  cylinder.  The  string  does  not  slip  on  the  pulley  and  the  center  of  mass  of  the  pulley  remains  sta+onary.  The  downward  accelera+on  a,  of  mass  m2  is  measured  to  be  a  =  g/4.  a)  What  is  the  mass,  M,  of  the  pulley?  b)  If  you  replaced  the  pulley  by  a  hollow  cylinder  of  the  same  mass  and  radius,  the  downward  accelera+on  of  mass  m2  would  be  .      

   

   

               m1 m2

a  

T.  S+egler                11/19/2014            Texas  A&M  University  

Page 6: Review&forExam&2& - Physics and Astronomy at TAMUpeople.physics.tamu.edu/tyana/PHYS218/files/Lect_24_11-19-14_post.… · Problem%8* You%have%ahorizontal%table%with%afric+onless%top%and%ahole%in%the%center.%A%string%through%this%hole%is%suppor+ng%a

Problem  6*  -­‐  cont.  b)  If  you  replaced  the  pulley  by  a  hollow  cylinder  of  the  same  mass  and  radius,  the  downward  accelera+on  of  mass  m2  would  be  .          

   

               m1 m2

a  

T.  S+egler                11/19/2014            Texas  A&M  University  

Page 7: Review&forExam&2& - Physics and Astronomy at TAMUpeople.physics.tamu.edu/tyana/PHYS218/files/Lect_24_11-19-14_post.… · Problem%8* You%have%ahorizontal%table%with%afric+onless%top%and%ahole%in%the%center.%A%string%through%this%hole%is%suppor+ng%a

Problem  8*  You  have  a  horizontal  table  with  a  fric+onless  top  and  a  hole  in  the  center.  A  string  through  this  hole  is  suppor+ng  a  hanging  mass  m1  =  0.35kg.  The  end  on  the  top  of  the  table  is  a[ached  to  a  mass  m2  =  0.16kg.  The  length  of  string  from  the  hole  to  m2  is  0.25m  and  the  mass  on  top  is  rota+ng  around  the  hole  at  the  proper  speed  for  the  system  to  be  in  equilibrium.  What  is  its  linear  speed?  Angular  speed?  

T.  S+egler                11/19/2014            Texas  A&M  University  

Page 8: Review&forExam&2& - Physics and Astronomy at TAMUpeople.physics.tamu.edu/tyana/PHYS218/files/Lect_24_11-19-14_post.… · Problem%8* You%have%ahorizontal%table%with%afric+onless%top%and%ahole%in%the%center.%A%string%through%this%hole%is%suppor+ng%a

Problem  9*  A  dumbbell  consists  of  two  balls,  one  of  mass  M  and  the  other  of  mass  2M,  connected  by  a  light  rod  of  length  L.    The  dumbbell  is  mounted  ver+cally  on  a  pivot  with  the  heavier  ball  at  the  bo[om.    The  pivot  is  located  at  the  midpoint  of  the  rod.    The  system,  which  is  ini+ally  at  rest,  is  free  to  rotate  about  the  pivot.    A  wad  of  pu[y  of  mass  M  and  ini+al  velocity  V  collides  with  and  s+cks  to  the  lower  mass,  as  shown  in  the  diagram.    In  terms  of  the  quan++es  given,  what  is  the  minimum  value  of  V  for  which  the  dumbbell  will  make  it  all  the  way  around.    

L

V

X pivot

T.  S+egler                11/19/2014            Texas  A&M  University  

Page 9: Review&forExam&2& - Physics and Astronomy at TAMUpeople.physics.tamu.edu/tyana/PHYS218/files/Lect_24_11-19-14_post.… · Problem%8* You%have%ahorizontal%table%with%afric+onless%top%and%ahole%in%the%center.%A%string%through%this%hole%is%suppor+ng%a

Problem  9*  -­‐  cont.  

L

V

X pivot

T.  S+egler                11/19/2014            Texas  A&M  University  

Page 10: Review&forExam&2& - Physics and Astronomy at TAMUpeople.physics.tamu.edu/tyana/PHYS218/files/Lect_24_11-19-14_post.… · Problem%8* You%have%ahorizontal%table%with%afric+onless%top%and%ahole%in%the%center.%A%string%through%this%hole%is%suppor+ng%a

Problem  11*  

A  cylinder  of  mass  M  and  radius  R  is  in  sta+c  equilibrium  as  shown  in  the  diagram.    The  cylinder  rests  on  an  inclined  plane  making  an  angle  θ  with  the  horizontal  and  is  held  by  a  horizontal  string  a[ached  to  the  top  of  the  cylinder  and  to  the  inclined  plane.    There  is  fric+on  between  the  cylinder  and  the  plane.    What  is  the  tension  in  the  string  T?    

!

T

M R

T.  S+egler                11/19/2014            Texas  A&M  University  

Page 11: Review&forExam&2& - Physics and Astronomy at TAMUpeople.physics.tamu.edu/tyana/PHYS218/files/Lect_24_11-19-14_post.… · Problem%8* You%have%ahorizontal%table%with%afric+onless%top%and%ahole%in%the%center.%A%string%through%this%hole%is%suppor+ng%a

Vote  for  the  problem  you  want  me  to  work  out  

A)  Problem  1  –  cars  colliding  (conservaMon  of  momentum)  

B)  Problem  2  –  moving  center  of  mass  and  two  parMcles  (CoM)  

C)  Problem  7  –  two  disks  (conservaMon  of  angular  momentum)  

D) Problem  10  –  pencil  leaning  on  a  wall  (staMc  equilibrium)  

E)  Problem  12  -­‐    bar  with  cables  and  an  extra  weight  (staMc  equilibrium)  

Page 12: Review&forExam&2& - Physics and Astronomy at TAMUpeople.physics.tamu.edu/tyana/PHYS218/files/Lect_24_11-19-14_post.… · Problem%8* You%have%ahorizontal%table%with%afric+onless%top%and%ahole%in%the%center.%A%string%through%this%hole%is%suppor+ng%a

Problem  1  

Two  cars  collide  at  an  intersec+on.  Car  A,  of  mass  2000  kg,  is  moving  from  west  to  east,  while  car  B  of  mass  1500  kg,  is  going  from  north  to  south  at  15.0  m/s.  As  a  result  of  this  collision,  the  two  cars  become  enmeshed  and  move  as  one  a]erword.  A]er  the  collision,  the  enmeshed  cars  moved  at  an  angle  of  65°  south  of  east  from  the  point  of  impact.    a)  How  fast  were  the  enmeshed  cars  moving  just  a]er  the  collision?  b)  How  fast  was  car  A  going  just  before  the  collision?  

T.  S+egler                11/19/2014            Texas  A&M  University  

a)  vf  =  7.09  m/s  b)  vAi  =  5.24  m/s  

Page 13: Review&forExam&2& - Physics and Astronomy at TAMUpeople.physics.tamu.edu/tyana/PHYS218/files/Lect_24_11-19-14_post.… · Problem%8* You%have%ahorizontal%table%with%afric+onless%top%and%ahole%in%the%center.%A%string%through%this%hole%is%suppor+ng%a

Problem  2  A  system  consists  of  two  par+cles.  At  t  =  0  one  par+cle  is  at  the  origin;  the  other  with  a  mass  of  0.50  kg  is  on  the  y-­‐axis  at  y  =  6.0m.  At  t  =  0  the  center  of  mass  is  located  at  y  =  2.4m.    The  velocity  of  the  center  of  mass  of  the  system  is  given  by    a)  Find  the  total  mass  of  the  system.  b)  Find  the  accelera+on  of  the  center  of  mass  at  any  +me  t.  c)  Find  the  net  external  force  ac+ng  on  the  system  at  t  =  3.0s    

T.  S+egler                11/19/2014            Texas  A&M  University  

!vCM = (0.75ms3)t2 i

Page 14: Review&forExam&2& - Physics and Astronomy at TAMUpeople.physics.tamu.edu/tyana/PHYS218/files/Lect_24_11-19-14_post.… · Problem%8* You%have%ahorizontal%table%with%afric+onless%top%and%ahole%in%the%center.%A%string%through%this%hole%is%suppor+ng%a

Problem  7  Two  disks  are  mounted  on  fric+onless  bearings  on  the  same  axle  and  can  be  brought  together  so  that  they  couple  and  rotate  as  one  unit.    The  first  disk,  which  has  a  mass  of  1.00  kg  and  radius  of  2.00  m,  is  set  spinning  at  45.0  rad/s.    The  second  disk,  which  has  a  mass  of  2.00  kg  and  a  radius  of  3.00  m,  is  set  spinning  at  25.0  rad/s  in  the  opposite  direc+on.    They  then  couple  together.    What  is  their  angular  speed  a]er  coupling?    

T.  S+egler                11/19/2014            Texas  A&M  University  

ωf  =  -­‐12.3  rad/s  

Page 15: Review&forExam&2& - Physics and Astronomy at TAMUpeople.physics.tamu.edu/tyana/PHYS218/files/Lect_24_11-19-14_post.… · Problem%8* You%have%ahorizontal%table%with%afric+onless%top%and%ahole%in%the%center.%A%string%through%this%hole%is%suppor+ng%a

Problem  10  

A  picture  below  shows  a  pencil  with  its  sharpened  end  res+ng  against  a  smooth  ver+cal  surface  and  its  erase  end  res+ng  on  the  floor.    The  center  of  mass  of  the  pencil  is  9.00  cm  from  the  end  of  the  eraser  and  11.0  cm  from  the  +p  of  the  lead.    The  coefficient  of  sta+c  fric+on  between  the  eraser  and  floor  is  m  =  0.800.    What  is  the  minimum  angle  θ  the  pencil  can  make  with  the  floor  such  that  it  does  not  slip?  

   

   

T.  S+egler                11/19/2014            Texas  A&M  University  

tan! = 9cm.8(20cm)

! = 29.4!

Page 16: Review&forExam&2& - Physics and Astronomy at TAMUpeople.physics.tamu.edu/tyana/PHYS218/files/Lect_24_11-19-14_post.… · Problem%8* You%have%ahorizontal%table%with%afric+onless%top%and%ahole%in%the%center.%A%string%through%this%hole%is%suppor+ng%a

Problem  12  

A  350N,  uniform,  1.50m  bar  is  suspended  horizontally  by  two  ver+cal  cables  at  each  end.  Cable  A  can  support  a  maximum  tension  of  500.0N  without  breaking.  Cable  B  can  support  up  to  400.0N  without  breaking.  You  want  to  place  a  small  weight  on  this  bar.    a)  What  is  the  heaviest  weight  you  can  put  on  the  bar  without  breaking  either  cable?    b)  Where  should  you  put  this  weight?    

T.  S+egler                11/19/2014            Texas  A&M  University  

a)  ωmax  =  550N  b)  L  =  .614m  from  TA  


Top Related