trabajo, energía y potencia. wilson
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1/302
ExamName___________________________________SHORT ANSWER. Write the word or phrase that best completes each statement or answers the question.
1)
-
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2/302
What distinguishes work done by conservative versus nonconservative forces?
1)
_____________
TRUE/A!SE. Write "T" i# the statement is true and "" i# the statement is #alse.
2)
-
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3/302
Work is a vector quantity
2)
_______
!)
-
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4/302
"he work required to stretch a s#ring changes $inear$y with the amount of stretch
!)
_______
%)
-
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5/302
&inetic energy is a sca$ar quantity
%)
_______
')
-
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6/302
&inetic energy is #ro#ortiona$ to mass
')
_______
()
-
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7/302
&inetic energy is #ro#ortiona$ to s#eed
()
_______
)
-
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8/302
*rob$ems invo$ving a non-conservative force cannot be so$ved because there is no definab$e #otentia$ energy
)
_______
$U!T%&!E 'HO%'E. 'hoose the one alternati(e that best completes the statement or answers the question.
+)
-
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9/302
,an work be done on a system if there is no motion?
+)
_______-)
-
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.es/ since motion is on$y re$ative0)
-
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-
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.es/ if an externa$ force is acting on the system)
-
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No/ since work invo$ves a non-ero dis#$acementE)
-
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No/ since a system which is not moving has no energy
3)
-
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Which of the fo$$owing is not a unit of work?
3)
_______-)
-
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&w-h
0)
4
,)
&g-m5s
)
W-s
E)
N-m
16)
-
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"he area under the curve/ on a 7orce-#osition 87-x) gra#h/ re#resents
16)
______-)
-
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kinetic energy0)
-
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friction,)
-
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work)
-
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#owerE)
-
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efficiency
11)
-
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"wo men/ 4oe$ and 4erry/ #ush against a wa$$ 4erry sto#s after 16 min/ whi$e 4oe$ is ab$e to #ush for '6 min $onger ,om#are the workthey do
11)
______-)
-
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4erry does '69 more work than 4oe$0)
-
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4oe$ does '9 more work than 4erry,)
-
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4oe$ does '69 more work than 4erry)
-
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4oe$ does 2'9 more work than 4erryE)
-
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Neither of them do any work
12)
-
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Work done by :"-";, 7
-
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a$ong the surface0)
-
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ero,)
-
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#ositive)
-
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#er#endicu$ar to the surfaceE)
-
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-
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.ou throw a ba$$ straight u# ,om#are the sign of the work done by gravity whi$e the ba$$ goes u# with the sign of the work done bygravity whi$e it goes down
1!)
______-)
-
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-
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Work u# is +/ and the work down is -
)
Work u# is -/ and the work down is +
1%)
-
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=n a #$ot of 7 vs x/ what re#resents the work done by the force 7?
1%)
______-)
-
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the maximum 7 times minimum x0)
-
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the $ength of the curve,)
-
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the area under the curve)
-
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42/302
-
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the #roduct of the maximum force times the maximum x
1')
-
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,onsider an idea$ e$astic s#ring "he s#ring constant is
1')
______-)
-
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#ro#ortiona$ to the mass attached to the s#ring0)
-
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-
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#ro#ortiona$ to dis#$acement from equi$ibrium)
-
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inverse$y #ro#ortiona$ to the dis#$acementE)
-
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none of the other answers
Use Figure 5-1 below to answer the following question(s).
i)ure *-+
1()
-
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Which of the gra#hs above i$$ustrates >ookes @aw?
1()
______-)
-
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gra#h a0)
-
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gra#h b,)
-
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gra#h c)
-
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gra#h dE)
-
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none of the above
1)
-
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"he work energy theorem says
1)
______-)
-
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fina$ kinetic energy #$us the net work done is the initia$ kinetic energy0)
-
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the net work done is equa$ to the initia$ kinetic energy $ess the fina$ energy,)
-
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the net work done #$us the initia$ kinetic energy is the fina$ kinetic energy)
-
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the net work done #$us the fina$ kinetic energy is the initia$ kinetic energyE)
-
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the net work done minus the initia$ kinetic energy is the fina$ kinetic energy
1+)
-
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,ar 4 moves twice as fast as car &/ and car 4 has ha$f the mass of car & "he kinetic energy of car 4/ com#ared to car & is
1+)
______-)
-
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2 to 1
0)
the same
,)
to 1
)
1 to 2
E)
% to 1
13)
-
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;f both the mass and the ve$ocity of a ba$$ are tri#$ed/ the kinetic energy is increased by a factor of
13)
______-)
-
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-
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- truck weighs twice as much as a car/ and is moving at twice the s#eed of the car Which statement is true about the trucks kineticenergy 8&) com#ared to that of the car?
26)
______-)
-
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"he truck has twice the & of the car0)
-
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"he truck has + times the & of the car,)
-
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"he truck has times the & of the car)
-
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-$$ that can be said is that the truck has more &E)
-
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"he truck has % times the & of the car
21)
-
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-
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times as much0)
-
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! times as much,)
-
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% times as much)
-
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-
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the same
22)
-
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.ou and your friend want to go to the to# of the Eiffe$ "ower .our friend takes the e$evator straight u# .ou decide to wa$k u# thes#ira$ stairway/ taking $onger to do so ,om#are the gravitationa$ #otentia$ energy 8A) of you and your friend/ after you both reach theto#/ assuming that you and your friend have equa$ masses
22)
______-)
-
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0oth of you have the same amount of #otentia$ energy0)
-
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.our friends A is greater than your A/ because she got to the to# faster,)
-
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;t is im#ossib$e to te$$/ since the times and distances are unknown)
-
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.our A is greater than your friends A/ because you trave$ed a greater distance in getting to the to#
2!)
-
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;s it #ossib$e for a system to have negative #otentia$ energy?
2!)
______-)
-
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No/ because this wou$d have no #hysica$ meaning0)
-
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.es/ as $ong as the tota$ energy is #ositive,)
-
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.es/ as $ong as the tota$ energy is negative)
-
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.es/ since the choice of the ero of #otentia$ energy is arbitraryE)
-
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No/ because the kinetic energy of a system must equa$ its #otentia$ energy
2%)
-
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-
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& decreases/ and A decreases0)
-
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-
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& decreases/ and A increases)
-
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& and A remain constantE)
-
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& increases/ and A increases
2')
-
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-
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is equa$$y divided between kinetic energy and #otentia$ energy0)
-
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can never be negative,)
-
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is constant on$y if conservative forces act)
-
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-
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is constant on$y if nonconservative forces act
2()
-
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&ing &ong fa$$s from the to# of the Em#ire :tate 0ui$ding/ through the air 8air friction is #resent)/ to the ground be$ow >ow does hiskinetic energy 8&) Bust before striking the ground com#are to his #otentia$ energy 8A) at the to# of the bui$ding?
2()
______-)
-
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& is equa$ to A
0)
& is greater than A,)
-
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& is $ess than A
)
;t is im#ossib$e to te$$
Use Figure 5-2 below to answer the following question(s).
i)ure *-,
2)
-
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;n 7igure '-2/ showing a #endu$um/ at what #osition is the #otentia$ energy maximum?
2)
______-)
-
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105/302
-
0)
0
,)
,
2+)
-
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;n 7igure '-2/ showing a #endu$um/ at what #osition is the kinetic energy maximum?
2+)
______-)
-
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-
0)
0
,)
,
A ball is released, from rest, at the left side of the loop-the-loop, at the height, h, as shown in Figure 5-3.
i)ure *--
23)
-
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-
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109/302
-
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110/302
-
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2ow much workdid the squirre$ do during that 16 s?
%()
______-)
-
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153/302
'6 4
0)
2' 4
,)
ero
)
22 4
E)
12' 4
%)
-
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"he resu$tant force you exert whi$e #ressing a key on the keyboard of your new com#uter/ for a 16-s #eriod/ is #$otted in 7igure '-'
i)ure *-*
>ow much work did you do during this 1-s interva$?%)
______-)
-
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-2' 4
0)
12' 4
,)
'6 4
)
ero
E)
22 4
%+)
-
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156/302
-
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157/302
%3 N5cm0)
-
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158/302
66626 N5cm,)
-
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159/302
'6 N5cm)
-
8/12/2019 trabajo, energa y potencia. wilson
160/302
626 N5cmE)
-
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161/302
26 N5m
%3)
-
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- s#ring is characteried by a s#ring constant of (6 N5m >ow much #otentia$ energy does it store/ when stretched by 16 cm?
%3)
______-)
-
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(6 G4
0)
(6 4
,)
666! 4
)
6! 4
E)
(66 4
'6)
-
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.ou $ift a 16 $b #hysics book u# in the air a distance of 1 ft/ at a constant ve$ocity of 6' ft5s "he work done by gravity is
'6)
______-)
-
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+' ft$b
0)
ero
,)
-' ft$b
)
-16 ft$b
E)
+16 ft$b
!"# "he following question(s) refer(s) to the $%&lone, the famous roller &oaster ride at $one% 'sland, shown in the set&h. Assume
no fri&tion.
i)ure *-
'1)
-
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-
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167/302
62' F4
0)
' k4
,)
6%3 F4
)
!2 k4
E)
'6 k4
'2)
-
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168/302
-
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169/302
-
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170/302
-
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171/302
2
0)
ero
,)
%
)
15
E)
'%)
-
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172/302
-
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173/302
6%3 &m5s
0)
63+ &m5s
,)
!1 m5s
)
3+ m5s
E)
22 m5s
'')
-
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- toy rocket/ weighing 16 N/ b$asts off from ground $eve$ -t the exact to# of its traBectory/ its energy is 1%6 4 "o what vertica$height does it rise?
'')
______-)
-
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175/302
1% m
0)
1% km
,)
612 km
)
1% m
E)
12 m
'()
-
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-ssuming neg$igib$e friction/ what s#ring constant wou$d be needed by the s#ring in a I0-0 gunI to fire a 16 gram #e$$et to a heightof 166 meters if the s#ring is initia$$y com#ressed 16 cm?
'()
______-)
-
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177/302
26 N5m0)
-
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178/302
26 N5m,)
-
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179/302
26 N5cm)
-
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180/302
266 N5mE)
-
8/12/2019 trabajo, energa y potencia. wilson
181/302
26 N5cm
')
-
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;f a s#ring-o#erated gun can shoot a #e$$et to a height of 166 m on Earth/ how high cou$d the #e$$et rise if fired on the moon?
')
______-)
-
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!(6 km
0)
!(66 m
,)
166 m
)
1( m
E)
(66 m
'+)
-
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- sim#$e #endu$um/ consisting of a mass m/ is attached to the end of a 1 yd $ength of string/ as shown in 7igure '-
i)ure *-0
;f the mass is he$d out horionta$$y/ and then re$eased from rest/ its s#eed at the bottom of the swing is about'+)
______-)
-
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% m5s
0)
16 m5s
,)
2 m5s
)
!6 m5s
E)
1! m5s
'3)
-
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What is the minimum energy needed to $ift 16 kg to a height of 266 km and to give it a s#eed of +6 km5s? 8Neg$ect the sma$$decrease of IgI over that distance)
'3)
______-)
-
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187/302
!% "4
0)
!% 4
,)
!% F4
)
!% J4
E)
!% k4
(6)
-
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- boy re$eases his 26 kg toy/ from rest/ at the to# of a s$iding-#ond inc$ined at 26C above the horionta$ What wi$$ the toys s#eed beafter s$iding %6 m a$ong the s$iding-#ond? "he coefficient of kinetic friction is 626
(6)
______-)
-
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%% m5s
0)
22 m5s
,)
'2 m5s
)
!6 m5s
E)
!' m5s
(1)
-
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- !6 N stone is dro##ed from a height of 16 m/ and strikes the ground with a ve$ocity of 1! m5s What average force of air frictionacts on it as it fa$$s?
(1)
______-)
-
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191/302
61! &N
0)
12 N
,)
23 N
)
%1 N
E)
2 N
(2)
-
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- skier/ of mass (6 kg/ #ushes off the to# of a friction$ess hi$$ with an initia$ s#eed of %6 m5s >ow fast wi$$ she be moving afterdro##ing 16 m in e$evation?
(2)
______-)
-
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1' m5s
0)
626 km5s
,)
16 m5s
)
%3 m5s
E)
61' km5s
(!)
-
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- 16 kg f$ash$ight fa$$s to the f$oor -t the #oint during its fa$$ when it is 66 m above the f$oor/ its #otentia$ energy exact$y equa$s itskinetic energy >ow fast is it moving?
(!)
______-)
-
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195/302
1% m5s
0)
3+ m5s
,)
(3 m5s
)
! m5s
E)
%' m5s
i)ure *-1
(%)
-
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"he force that a squirre$ exerts on a nut it has found is observed over a 16 second interva$/ as shown in 7igure '-+ What was theaverage #ower exerted by the squirre$?
(%)
______-)
-
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197/302
22 W
0)
'6 W
,)
ero
)
2' W
E)
1! W
(')
-
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198/302
Fy battery charger uses 12 watts -t (6 cents #er ki$owatt-hour/ how much does it cost to charge batteries for 2% hours?
(')
______-)
-
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199/302
6% cents
0)
1 cents
,)
2! cents
)
1% cents
E)
62+ cents
SHORT ANSWER. Write the word or phrase that best completes each statement or answers the question.
(()
-
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- #assenger at an air#ort #u$$s a ro$$ing suitcase by its hand$e ;f the force used is 16 N and the hand$e makes an ang$e of 2'C to thehorionta$/ what is the work done by the #u$$ing force whi$e the #assenger wa$ks 266 m?
(()
_____________
()
-
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201/302
- father #u$$s his young daughter on a s$ed with a constant ve$ocity on a $eve$ surface through a distance of 16 m/ as i$$ustrated in 7ig'2!a ;f the tota$ mass of the s$ed and the gir$ is !' kg and the coefficient of kinetic friction between the s$ed runners and the snow is626/ how much work does the father do?
i)ure *.,- 2a3
()
_____________
(+)
-
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202/302
- '66-kg/ $ight-weight he$ico#ter ascends from the ground with an acce$eration of 266 m5 =ver a '66-s interva$/ what is 8a) thework done by the $ifting force/ 8b) the work done by the gravitationa$ force/ and 8c) the net work done on the he$ico#ter?
(+)
_____________
(3)
-
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203/302
;f a s#ring is com#ressed 26 cm from its equi$ibrium #osition and then com#ressed an additiona$ 26 cm/ how much more work isdone in the second com#ression than in the first? Ex#$ain
(3)
_____________
6)
-
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204/302
"o measure the s#ring constant of a certain s#ring/ a student a##$ies a %6-N force/ and the s#ring stretches by '6 cm What is thes#ring constant?
6)
_____________
1)
-
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205/302
,om#ute the work done by the variab$e force in the gra#h ofF versus in 7ig '2( K*int "he area of a triang$e isA = a$titude baseL
i)ure *.,
1)
_____________
2)
-
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206/302
.ou want to decrease the kinetic energy of an obBect as much as you can .ou can do so by either reducing the mass by ha$f orreducing the s#eed by ha$f Which o#tion shou$d you #ick/ and why?
2)
_____________
!)
-
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207/302
- 2'-g bu$$et trave$ing at !'6 m5s hits a tree and s$ows uniform$y to a sto# whi$e #enetrating a distance of 12 cm into the trees trunkWhat force was exerted on the bu$$et in bringing it to rest?
!)
_____________
%)
-
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208/302
- 1266-kg automobi$e trave$s at 36 km5h 8a) What is its kinetic energy? 8b) What net work wou$d be required to bring it to a sto#?
%)
_____________
')
-
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209/302
;f the work required to s#eed u# a car from 16 km5h to 26 km5h is '6 4/ what wou$d be the work required to increase the carMss#eed from 26 km5h to !6 km5h?
')
_____________
()
-
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210/302
"wo cars trave$ from the bottom to the to# of a hi$$ by different routes/ one of which has more twists and turns -t the to#/ which hasmore #otentia$ energy?
()
_____________
)
-
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211/302
- 626-kg stone is thrown vertica$$y u#ward with an initia$ ve$ocity of ' m5s from a starting #oint 12 m above the ground 8a) Whatis the #otentia$ energy of the stone at its maximum height re$ative to the ground? 8b) What is the change in the #otentia$ energy of thestone between its $aunch #oint and its maximum height?
)
_____________
+)
-
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212/302
- 166-kg b$ock 8+) is on a f$at friction$ess surface 87ig '!6) "his b$ock is attached to a s#ring initia$$y at its re$axed $ength 8s#ringconstant is '66 N5m) - $ight string is attached to the b$ock and runs over a friction$ess #u$$ey to a %'6-g dang$ing mass 8m) ;f thedang$ing mass is re$eased from rest/ how far does it fa$$ before sto##ing?
i)ure *.-4
+)
_____________
3)
-
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213/302
- ro$$er coaster trave$s on a friction$ess track as shown in 7ig '!1 8a) ;f the s#eed of the ro$$er coaster at #oint - is what is its s#eedat #oint 0? 8b) Wi$$ it reach #oint ,? 8c) What minimum s#eed at #oint - is required for the ro$$er coaster to reach #oint ,?
i)ure *.-+
3)
_____________
+6)
-
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214/302
- 2+-kg chi$d initia$$y at rest s$ides down a #$ayground s$ide from a height of !6 m above the bottom of the s$ide ;f her s#eed at thebottom is 2' m5s/ what is the work done by nonconservative forces?
+6)
_____________
+1)
-
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215/302
- hiker #$ans to swing on a ro#e across a ravine in the mountains/ as i$$ustrated in 7ig '!!/ and to dro# when she is Bust above the faredge 8a) -t what horionta$ s#eed shou$d she be moving when she starts to swing? 8b) 0e$ow what s#eed wou$d she be in danger offa$$ing into the ravine? Ex#$ain
i)ure *.--
+1)
_____________
+2)
-
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216/302
- gir$ consumes +% 4 82666 food ca$ories) of energy #er day whi$e maintaining a constant weight What is the average #owershe #roduces in a day?
+2)
_____________
+!)
-
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217/302
- construction hoist exerts an u#ward force of '66 N on an obBect with a mass of '6 kg :tarting from rest/ determine the #ower thehoist exerted to $ift the obBect vertica$$y for 16 s under these conditions
+!)
_____________
-
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218/302
-
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219/302
Work done by a conservative force is inde#endent of the obBects #ath and the work on$y de#ends u#on the initia$ and fina$ #ositionsWork done by nonconservative forces is #ath de#endent
2)
-
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220/302
-
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221/302
7-@:E
%)
-
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222/302
"
-
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223/302
"
-
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224/302
7-@:E
)
-
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225/302
7-@:E
+)
-
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226/302
3)
-
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227/302
,
16)
-
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228/302
,
11)
-
8/12/2019 trabajo, energa y potencia. wilson
229/302
E
12)
-
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230/302
0
1!)
-
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231/302
1%)
-
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232/302
,
1')
-
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233/302
-
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234/302
-
8/12/2019 trabajo, energa y potencia. wilson
235/302
,
1+)
-
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236/302
-
13)
-
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237/302
0
26)
-
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238/302
0
21)
-
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239/302
,
22)
-
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240/302
-
2!)
-
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241/302
2%)
-
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242/302
0
2')
-
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243/302
,
2()
-
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244/302
,
2)
-
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245/302
,
2+)
-
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246/302
-
23)
-
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247/302
0
!6)
-
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248/302
,
!1)
-
8/12/2019 trabajo, energa y potencia. wilson
249/302
E
!2)
-
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250/302
,
!!)
-
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251/302
!%)
-
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252/302
0
!')
-
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253/302
!( 4ou$es
!()
-
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'6 N
!)
-
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255/302
8a) 2 cm8b) 2! m5s
!+)
-
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256/302
D%6!
!3)
-
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257/302
D1 and (6' 4ou$es
%6)
-
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258/302
8a) 62' k48b) 612 kW8c) same work but #ower doub$es
%1)
-
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259/302
8a) (!2 k48b) 2+ watts8c) 6!+' h#
%2)
-
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260/302
0
%!)
-
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261/302
0
%%)
-
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262/302
%')
-
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263/302
0
%()
-
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264/302
0
%)
-
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265/302
-
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266/302
-
%3)
-
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267/302
,
'6)
-
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268/302
'1)
-
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269/302
,
'2)
-
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270/302
-
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271/302
'%)
-
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272/302
,
'')
-
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273/302
-
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274/302
E
')
-
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275/302
E
'+)
-
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276/302
-
'3)
-
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277/302
,
(6)
-
8/12/2019 trabajo, energa y potencia. wilson
278/302
E
(1)
-
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279/302
(2)
-
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280/302
-
(!)
-
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281/302
(%)
-
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282/302
(')
-
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283/302
0
(()
-
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284/302
1+66 4
()
-
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285/302
(16 4
(+)
-
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8a) 1%+ 4 8b) -12! 4 8c) 2'6 4
(3)
-
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"hree times as much/ since the work de#ends on the difference of the squares of the com#ressions
6)
-
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288/302
+6 N5m
1)
-
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289/302
-!6 4
2)
-
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290/302
:ince the kinetic energy de#ends on the square of the ve$ocity/ reducing s#eed by ha$f wou$d be the most efficient o#tion
!)
-
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291/302
-1! N
%)
-
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292/302
8a) !+ 4 8b) -!+ 4
')
-
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293/302
8a) +! 4
()
-
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:ame #otentia$ energy
)
-
8/12/2019 trabajo, energa y potencia. wilson
295/302
8a) +6 4 8b) '( 4
+)
-
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296/302
-
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297/302
8a) 11 m5s 8b) no 8c) m5s
+6)
-
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298/302
-% 4
+1)
-
8/12/2019 trabajo, energa y potencia. wilson
299/302
8a) at $east 23 m5s 8b) -ny sma$$er s#eed than 23 m5s wi$$ resu$t in $ess distance trave$ed over the ravine/ due to the conservation ofenergy
+2)
-
8/12/2019 trabajo, energa y potencia. wilson
300/302
3 W
+!)
-
8/12/2019 trabajo, energa y potencia. wilson
301/302
'66 W
-
8/12/2019 trabajo, energa y potencia. wilson
302/302