## Chapter 5 Work and Energy

January 07, 2015 Chapter 5 Work and Energy Grade: «grade»  Subject: «subject» Date: Jan 10, 2012 1 January 07, 2015 Section 5­1 Work Pg 170 Work...
January 07, 2015

Chapter 5 Work and Energy

1

January 07, 2015

Section 5­1 Work Pg 170 Work

1. A tugboat pulls a ship with a constant net horizontal     force of 5000 N and causes the ship to move through a  harbor. How much work is done on the ship if it moves a  distance of 3.00 km?

2

January 07, 2015

2. A weight lifter lifts a set of weights a vertical distance        of 2.00 m. If a constant net force of 350 N is exerted on        the weights, what is the net work done on the weights?

3

January 07, 2015

3. A shopper in a supermarket pushes a cart with a force       of 35 N directed at an angle of 25° downward from the  horizontal. Find the work done by the shopper on the cart     as the shopper moves along a 50.0 m length of aisle.

4

January 07, 2015

4. If 2.0 J of work is done in raising a 180 g apple,                    how far is it lifted?

5

January 07, 2015

Section 5­2 Energy Pg 174 Kinetic energy

1 1. Calculate the speed of an 8.0 x 104 kg airliner  with a kinetic energy of 1.1x 109J.

6

January 07, 2015

2. What is the speed of a 0.145 kg baseball if its kinetic  energy is 109 J?

7

January 07, 2015

2 3. Two bullets have masses of 3 g and 6 g,  respectively. Both are fired with a speed of 40 m/s.    A

Which bullet has more kinetic energy?

B

What is the ratio of their kinetic energies?

8

January 07, 2015

4. Two 3.0 g bullets are fired with speeds of 40.0 m/s and  80.0 m/s, respectively.  A What are their kinetic energies?

9

January 07, 2015

B Which bullet has more kinetic energy?

10

January 07, 2015

C What is the ratio of their kinetic energies?

11

January 07, 2015

5. A car has a kinetic energy of 4.32 x 105 J when                   traveling at a speed of 23 m/s. What is its mass?

12

January 07, 2015

Pg 176 Work­Kinetic Energy Theorem

1. A student wearing frictionless in­line skates on a  horizontal surface is pushed by a friend with a constant  force of 45 N. How far must the student be pushed,             starting from rest, so that her final kinetic energy is 352 J?

13

January 07, 2015

2. A 2000 kg car accelerates from rest under the actions of  two forces. One is a forward force of 1140 N provided by  traction between the wheels and the road. The other is a  950 N resistive force due to various frictional forces. Use  the work—kinetic energy theorem to determine how far the  car must travel for its speed to reach 2.0 m/s.

14

January 07, 2015

3. A 2100 kg car starts from rest at the top of a driveway  that is sloped at an angle of 20.0° with the horizontal.       An average friction force of 4000 N impedes the car’s  motion so that the car’s speed at the bottom of the  driveway is 3.8 m/s. What is the length of the driveway?

15

January 07, 2015

4. A 75 kg bobsled is pushed along a horizontal surface     by two athletes. After the bobsled is pushed a distance of  4.5 m starting from rest, its speed is 6.0 m/s. Find the  magnitude of the net force on the bobsled.

16

January 07, 2015

3 5. A 10.0 kg crate is pulled up a rough incline with  an initial speed of 1.5 m/s.The pulling force is  100.0 N parallel to the incline, which makes an  angle of 150 with the horizontal. Assuming the  coefficient of kinetic friction is 0.40 and the crate is  pulled a distance of 7.5 m, find the following:   A the work done by the Earth’s gravity on the crate B the work done by the force of friction on the crate

C the work done by the puller on the crate

D the change in kinetic energy of the crate E the speed of the crate after it is pulled 7.5 m

17

January 07, 2015

18

January 07, 2015

Pg 180 Potential energy

4 1. A spring with a force constant of 5.2 N/m has a  relaxed length of 2.45 m. When a mass is attached  to the end of the spring and allowed to come to  rest, the vertical length of the spring is 3.57 m.  Calculate the elastic potential energy stored in the  spring.

19

January 07, 2015

5 2. The staples inside a stapler are kept in place by  a spring with a relaxed length of 0.115 m. If the  spring constant is 51.0 N/m, how much elastic  potential energy is stored in the spring when its  length is 0.150 m?

20

January 07, 2015

3. A 40 kg child is in a swing that is attached to ropes  2 m  long. Find the gravitational potential energy associated  with the child relative to the child’s lowest position under  the following conditions:

21

January 07, 2015

Section 5­3 Conservation of Energy Pg 185 Conservation of Mechanical energy

6 1. A bird is flying with a speed of 18.0 m/s over  water when it accidentally drops a 2.00 kg fish.  If the altitude of the bird is 5.40 m and friction is  disregarded, what is the speed of the fish when it  hits the water?

22

January 07, 2015

7 2. A 755 N diver drops from a board 10.0 m above  the water’s surface.    A Find the diver’s speed 5.00 m above the water’s surface.

B

Then find the diver’s speed just before striking the  water.

23

January 07, 2015

8 3. If the diver in item 2 leaves the board with an  initial upward speed of 2.00 m/s, find the diver’s  speed when striking the water.

24

January 07, 2015

9 4. An Olympic runner leaps over a hurdle. If the  runner’s initial vertical speed is 2.2 m/s, how much  will the runner’s center of mass be raised during  the jump?

25

January 07, 2015

10 5. A pendulum bob is released from some initial  height such that the speed of the bob at the  bottom of the swing is 1.9 m/s. What is the initial  height of the bob?

26

January 07, 2015

Section 5­4 Power Pg 189 Power

11 1. A 1000 kg elevator carries a maximum load of  800.0 kg. A constant frictional force of 4000 N  retards the elevator’s motion upward.  What minimum power, in kilowatts, must the motor  deliver to lift the fully loaded elevator at a constant  speed of 3.00 m/s?

27

January 07, 2015

12 2. A car with a mass of 1500 kg starts from rest and  accelerates to a speed of 18.0 m/s in 12.0 s.  Assume that the force of resistance remains  constant at 400.0 N during this time.  What is the average power developed by the car’s  engine?

28

January 07, 2015

13 3. A rain cloud contains 2.66 x 107 kg of water vapor.  How long would it take for a 2.00 kW pump to raise  the same amount of water to the cloud’s altitude,  2.00 km?

29

January 07, 2015

14 4. How long does it take a 19 kW steam engine to  do 6.8 x 107 J of work?

30

January 07, 2015

15 5. A 1500  kg car accelerates uniformly from rest to  10.0 m/s in 3.00 s.    A

B

What is the work done on the car in this time  interval?

What is the power delivered by the engine in this                     time interval?

31