physics midterm exam 2011-2012

14
DO NOT WRITE ON TEST DO NOT WRITE ON TEST Test Number: _______ E.L. Haynes Physics 2011-2012 Midterm Exam Mr. DeCicco Mr. Miller

Upload: others

Post on 27-Jan-2022

4 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Physics Midterm Exam 2011-2012

DO  NOT  WRITE  ON  TEST  

DO  NOT  WRITE  ON  TEST    

Test Number: _______

E.L. Haynes Physics 2011-2012

Midterm Exam

Mr. DeCicco Mr. Miller

Page 2: Physics Midterm Exam 2011-2012

DO  NOT  WRITE  ON  TEST  

DO  NOT  WRITE  ON  TEST                                                                                                        Page  |  1      

2011-­‐2012  Physics  Midterm  Exam  

 

a. Draw  an  x  vs.  t  graph  where  the  distance  and  displacement  are  the  same.  b. Draw  an  x  vs.  t  graph  where  the  distance  and  displacement  are  different.  

   

 

a. According  to  the  x  vs.  t  graph  below,  at  what  time(s)  does  the  velocity  change?  

 

 

 

a. For  the  x  vs.  t  graph  below,  draw  the  corresponding  velocity  vs.  time  and  acceleration  vs.  time  graphs.    b. For  the  x  vs.  t  graph  below,  describe  the  motion  in  words  

 

 

HS.P.D.01   I  can  differentiate  between  position,  distance,  and  displacement.    

HS.P.D.02   For  the  motion  of  an  object  moving  with  a  constant  velocity  I  can  recognize  the  features  of  a  diagram  that  represent  constant  velocity  vs.  changing  velocity.  

 

HS.P.D.03   For  the  motion  of  an  object  moving  with  a  constant  velocity  I  can  translate  from  one  graph  to  another  and  describe  the  motion  in  words  based  on  the  graph.  

 

HS.P.D.04   For  the  motion  of  an  object  moving  with  a  constant  velocity  I  can  find  the  average  velocity  using  the  slope  of  an  x-­‐t  graph.  

 

Page 3: Physics Midterm Exam 2011-2012

DO  NOT  WRITE  ON  TEST  

DO  NOT  WRITE  ON  TEST                                                                                                        Page  |  2      

 

 

a. For  the  x  vs.  t  graph  below,  what  is  velocity  of  the  object  between  4  and  6  seconds?  

 

 

 

a. For  the  v  vs.  t  graph  below,  what  is  the  change  in  position  of  the  object  between  0  and  2  seconds?  

 

 

 

a. Create  an  x  vs.  t  (position  vs  time)  graph  and  a  v  vs.  t  (velocity  vs  time)  graph  for  an  object  with  an  initial  position  of  5  meters,  a  final  position  of  1  meter,  and  a  velocity  of  -­‐2  meters/second.        

HS.P.D.05   For  the  motion  of  an  object  moving  with  a  constant  velocity  I  can  find  the  change  in  position  using  the  area  beneath  a  v-­‐t  graph.  

 

HS.P.D.06   For  the  motion  of  an  object  moving  with  a  constant  velocity  I  can  draw  and  interpret  position-­‐vs-­‐time  graphs,  velocity-­‐vs-­‐time  graphs,  &  motion  maps.  

 

HS.P.D.07   I  can  solve  problems  involving  average  speed  and  average  velocity.    

Page 4: Physics Midterm Exam 2011-2012

DO  NOT  WRITE  ON  TEST  

DO  NOT  WRITE  ON  TEST                                                                                                        Page  |  3      

 

 

a. A  car  travels  2500  m  North  on  a  straight  road  for  3600  seconds.  What  is  its  velocity?  Express  your  answer  in  m/s.  Show  all  of  your  work  for  full  credit.    

     

   

 

 

 

a. For  the  x  vs.  t  graph  below,  draw  the  corresponding  v  vs.  t  and  a  vs.  t  graphs.      

     

     

     

   

 

a. For  the  v  vs.  t  graph  below,  what  is  acceleration  of  the  object  between  2  and  4  seconds?  

 

HS.P.D.08   For  the  motion  of  an  object  moving  with  a  changing  velocity  I  can  draw  and  interpret  diagrams  that  includes  position-­‐vs-­‐time  graphs,  velocity-­‐vs-­‐time  graphs,  and  motion  maps.  

 

HS.P.D.10   For  the  motion  of  an  object  moving  with  a  changing  velocity  I  can  find  average  acceleration  from  the  slope  of  a  v-­‐t  graph.  

 

HS.P.D.11   For  the  motion  of  an  object  moving  with  a  changing  velocity  I  can  find  change-­‐in-­‐position  from  the  area  beneath  a  v-­‐t  graph.  

 

Page 5: Physics Midterm Exam 2011-2012

DO  NOT  WRITE  ON  TEST  

DO  NOT  WRITE  ON  TEST                                                                                                        Page  |  4      

 

 

a. For  the  v  vs.  t  graph  below,  what  is  the  change  in  position  of  the  object  between  2  and  4  seconds?  

 

 

 

a. For  the  v  vs.  t  graph  below,  describe  the  motion  in  words.  

 

 

 

a. In  your  own  words-­‐  describe  what  velocity  is  and  give  an  example.  b. In  your  own  word-­‐  describe  what  acceleration  is  and  give  an  example.  

 

 

 

 

HS.P.D.13   For  the  motion  of  an  object  moving  with  a  changing  velocity  I  can  describe  the  motion  of  an  object  in  words  based  on  a  motion  diagram/graph.  

 

HS.P.D.14   I  can  differentiate  between  acceleration  and  velocity.    

HS.P.D.15   I  can  differentiate  between  velocity  and  change-­‐in-­‐velocity.    

Page 6: Physics Midterm Exam 2011-2012

DO  NOT  WRITE  ON  TEST  

DO  NOT  WRITE  ON  TEST                                                                                                        Page  |  5      

 

a. From  the  v  vs.  t  graph  below  indicate  the  time  interval(s)  when  the  velocity  was  constant.    

b. From  the  v  vs.  t  graph  below  indicate  the  time  interval(s)  when  the  velocity  was  changing.    

 

 

 

a. From  the  v  vs.  t  graph  below  indicate  the  sign  (positive,  negative,  or  zero)  of  the  acceleration  of  the  object  for  the  following  time  intervals:  0-­‐1  second,  1-­‐2  seconds,  2-­‐3  seconds,  3-­‐4  seconds,  4-­‐5  seconds,  and  5-­‐6  seconds.  

 

 

a. For  the  v  vs.  t  graph  below,  describe  the  motion  in  words    

     

     

     

HS.P.D.17   I  can  match  the  sign  of  the  acceleration  with  the  sign  of  the  slope  on  the  velocity-­‐vs-­‐time  graph.  

 

HS.P.D.18   I  can  describe  the  motion  of  an  object  in  words  using  the  velocity-­‐vs-­‐time  graph.    

HS.P.D.19   I  can  solve  problems  using  kinematics  concepts.    

Page 7: Physics Midterm Exam 2011-2012

DO  NOT  WRITE  ON  TEST  

DO  NOT  WRITE  ON  TEST                                                                                                        Page  |  6      

 

 a. Shawn  is  riding  his  bike  down  a  straight  road  at  2  m/s  when  he  accelerates  at  a  

constant  rate  for  12  seconds  until  he  reaches  a  velocity  of  6  m/s.    What  is  his  acceleration?  Show  all  of  your  work  for  full  credit.            

 

 

 

Gomez  is  standing  on  a  tower  that  is  442m  tall.    Gomez  and  the  tower  are  on  planet  Earth.    Gomez  throws  a  baseball  horizontally  from  the  top  of  the  tower  with  a  velocity  of  45  m/s  as  seen  in  the  diagram  below:  

 

a. What  is  the  time  (in  seconds)  it  take  the  baseball  to  reach  the  ground?  b. How  far  does  the  baseball  travel  horizontally  (the  direction  it  was  thrown)  in  meters?  

 

     

     

     

HS.P.D.21   I  can  solve  problems  for  objects  experiencing  projectile  motion  with  constant  x-­‐direction  velocity  and  constant  y-­‐direction  acceleration.  

 

Page 8: Physics Midterm Exam 2011-2012

DO  NOT  WRITE  ON  TEST  

DO  NOT  WRITE  ON  TEST                                                                                                        Page  |  7      

Gomez  is  standing  on  a  tower  that  is  442m  tall.    Gomez  and  the  tower  are  on  planet  Earth.    Gomez  throws  a  baseball  

horizontally  from  the  top  of  the  tower  with  a  velocity  of  45  m/s  as  seen  in  the  diagram  below:  

 

 

 

 Based  on  the  situation  at  the  top  of  the  page:    

a. Create  a  position  vs  time  graph  for  the  baseball  Gomez  threw  in  the  x-­‐direction  (direction  of  the  throw).  b. Create  a  position  vs  time  graph  for  the  baseball  Gomez  threw  in  the  y-­‐direction  (direction  of  the  fall).  

 

 

 

Based  on  the  situation  at  the  top  of  the  page:    

a. Create  a  velocity  vs  time  graph  for  the  baseball  Gomez  threw  in  the  x-­‐direction  (direction  of  the  throw).  

b. Create  a  velocity  vs  time  graph  for  the  baseball  Gomez  threw  in  the  y-­‐direction  (direction  of  the  fall).    

 

 

Based  on  the  situation  at  the  top  of  the  page:  

 a. Create  an  acceleration  vs  time  graph  for  the  baseball  Gomez  threw  in  the  x-­‐direction  (direction  of  the  throw).  b. Create  an  acceleration  vs  time  graph  for  the  baseball  Gomez  threw  in  the  y-­‐direction  (direction  of  the  fall).  

   

 

HS.P.D.22   For  objects  experiencing  projectile  motion  I  can  draw  separate  graphs  for  the  x-­‐direction  and  y-­‐direction  components  of  position.  

 

HS.P.D.23   For  objects  experiencing  projectile  motion  I  can  draw  separate  graphs  for  the  x-­‐direction  and  y-­‐direction  components  of  velocity.  

 

HS.P.D.24   For  objects  experiencing  projectile  motion  I  can  draw  separate  graphs  for  the  x-­‐direction  and  y-­‐direction  components  of  acceleration.  

 

HS.P.F.25   I  can  draw  a  force  vector  addition  diagram  for  an  object  representing  the  net  force  on  the  object.  

 

Page 9: Physics Midterm Exam 2011-2012

DO  NOT  WRITE  ON  TEST  

DO  NOT  WRITE  ON  TEST                                                                                                        Page  |  8      

 

 

For  each  object,  draw  a  free  body  diagram  that  represent  the  net  force  on  the  object.  

a.  

 

b.  

 

 

 

 

For  each  object,  draw  and  label  a  free  body  diagram  showing  all  forces  acting  on  an  object.  

 a. A  fan  cart  on  a  frictionless  track  

b.    

 b.  A  box  dropped  from  a  plane  flying  above  Earth  and  is  falling  to  the  ground  at  a  constant  velocity.    

                             

 

HS.P.F.26   I  can  draw  a  properly  labeled  free  body  diagram  showing  all  forces  acting  on  an  object.  

 

HS.P.F.27   I  can  identify  surrounding  objects  interacting  with  an  object,  and  the  forces  they  exert  on  the  object.  

 

fans  

Page 10: Physics Midterm Exam 2011-2012

DO  NOT  WRITE  ON  TEST  

DO  NOT  WRITE  ON  TEST                                                                                                        Page  |  9      

 

 

For  the  drawing  below,  draw  a  Free  Body  Diagram  for  Box  A  and  Box  B.  

 a. The  three  boxes  are  at  rest  on  a  table  horizontal  surface.    

b.                

           

 

 

 

For  the  following  situation,  draw  a  stack  of  graphs  for  the  objects  motion  and  a  draw  a  free  body  diagram  of  the  forces  acting  on  the  object.    

a. A  pumpkin  is  falling  through  the  air  from  the  roof  of  the  E.L.  Haynes  High  School.      

HS.P.F.28   I  use  multiple  diagrams  and  graphs  to  represent  objects  moving  at  a  changing  velocity.  For  example:  Motion  graphs  (x-­‐,  v-­‐,  a-­‐t),  motion  map,  free  body  diagram,  vector  addition  diagram,  system  schema.  

 

HS.P.F.29   My  free  body  diagrams  look  qualitatively  accurate  (balanced  or  unbalanced  in  the  correct  directions,  relative  sizes  of  the  forces).  

 

A  B  

C  

Page 11: Physics Midterm Exam 2011-2012

DO  NOT  WRITE  ON  TEST  

DO  NOT  WRITE  ON  TEST                                                                                                        Page  |  10      

 

 

For  each  of  the  following  objects,  draw  free  body  diagrams  with  arrows  that  represent  the  relative  sizes  of  the  forces.  

 a. The  object  is  traveling  at  a  constant  

velocity  to  the  right.  It  is  pulled  by  a  force  parallel  to  the  surface.  The  surface  has  friction.    

b.                

 b.  The  object  is  falling  from  the  top  of  the  Washington  Monument.  

   

   

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HS.P.F.30   I  can  relate  balanced  forces  to  an  object’s  constant  motion.    

Page 12: Physics Midterm Exam 2011-2012

DO  NOT  WRITE  ON  TEST  

DO  NOT  WRITE  ON  TEST                                                                                                        Page  |  11      

 

Javia  and  her  brother  James  are  working  on  their  physics  homework  and  disagree  about  what  the  object  in  the  free  body  diagram  (below)  is  doing.  

 

 

 

 

 

 

 

ames  says  that  the  object  is  traveling  at  a  constant  velocity  in  any  direction.                                          

Javia  says  the  object  is  either  at  rest  or  moving  with  a  constant  velocity  to  the  right.                                                                                                                                                                

 a. Explain  why  both  of  Javia’s  answers  are  correct.                                                      b. Explain  why  James’  answer  is  incorrect.  

   

Brian  and  JT  are  working  on  their  physics  homework  and  disagree  about  what  the  object  in  the  free  body  diagram  (below)  is  doing.  

 

 

 

 

 

 

 

 

a. Explain  why  JT’s  answer  is  incorrect.                                                      b. Explain  why  part  of  Brian’s  answer  is  correct  and  why  part  of  his  answer  is  incorrect.  

HS.P.F.31   I  can  relate  unbalanced  forces  to  an  object’s  changing  motion.    

JT  says  that  the  object  is  traveling  at  a  constant  velocity  to  the  left.                                          

Brian  says  the  object  going  to  the  right  at  a  constant  velocity.  

Page 13: Physics Midterm Exam 2011-2012

DO  NOT  WRITE  ON  TEST  

DO  NOT  WRITE  ON  TEST                                                                                                        Page  |  12      

 

a. A  car  is  traveling  to  the  left  and  slows  down  to  a  stop.    

Up   Down   Right   Left    

b. A  sprinter  starts  from  rest  and  is  speeding  up  to  the  right.  

Up   Down   Right   Left    

c. A  rocket  accelerates  upward  into  space.  

Up   Down   Right   Left    

d. A  skydiver  falls  from  a  plane  through  the  air  without  a  parachute.  

Up   Down   Right   Left    

e. A  skydiver  deploys  his  parachute  slowing  them  down  on  his  descent.  

Up   Down   Right   Left    

 

 

 

a.                  b.                

 

 

HS.P.F.32   I  can  determine  the  direction  of  the  net  force  based  on  the  object’s  motion.    

HS.P.F.33   I  can  use  Newton's  first  law  to  quantitatively  determine  the  forces  acting  on  an  object  moving  at  a  constant  velocity.  

 

HS.P.F.35   I  can  solve  problems  using  Newton’s  2nd  Law  (Fnet  =  ma).    

____  

____

_  

95  N  

85  N  

____

___  

____  

87N  

39  N  

Fnet  =  25N  right  

Fnet  =  27  N  up  

Page 14: Physics Midterm Exam 2011-2012

DO  NOT  WRITE  ON  TEST  

DO  NOT  WRITE  ON  TEST                                                                                                        Page  |  13      

 

 a. The  statue  Justice,  which  sits  on  top  of  the  US  Capital  Dome  needs  to  be  

cleaned  due  to  years  of  bad  weather.  Suppose  that  a  helicopter  is  lifting  the  statue  off  of  the  Dome  .  The  helicopter  must  exert  an  unbalanced  force  of  5,103  N  to  lift  the  statue  from  rest.  If  the  statue’s  acceleration  equals  0.75  m/s2,  what  is  the  statue’s  mass?      

 

 a. Describe  5  instances  where  friction  is  present.  Be  as  detailed  as  possible.    

 

 For  each  of  the  following  situations,  describe  the  reaction  force.    

 a. Bowling  ball  pushes  Bowling  pin  

leftwards.    

   

 

       b.  Earth  pulls  on  ball  downwards.  

 

   

 

 

Convert  the  following:  (Show  all  work  for  full  credit)  

a. 25  feet  to  meters    

b. 4500  seconds  to  minutes    

c. 35  miles/hr  to  m/s  

HS.P.F.36   I  know  when  two  surfaces  must  be  experiencing  a  friction  interaction.    

HS.P.F.37   When  given  one  force,  I  can  describe  its  Newton's  third  law  force  pair.    

HS.P.G.67   I  can  convert  units  within  the  metric  system  of  measurement  and  between  the  metric  and  English  systems  of  measurement.