Solutions to Momentum Classwork and Homework

Warped Warm-UpPicture if you will...a frog sitting on a frictionless lily­pad. This frog has been a bad frog, experimenting with steroids and human growth hormone to improve his tongue speed. On this day he shoots his tongue out with such an incredible velocity that it rips loose and keeps going. If the tongue's velocity is 140 m/s and it's mass is .2 kg, and the frog recoils at 24 m/s. What is the frog's mass?

8 kg 20 kg

Before After

8 kg 20 kgV=? 2.6 m/s

What do you ask for when you are all out of mentum?_______________What do you ask for when you are all out of mentum?_______________

6 slugs m

Before After

1.4 ft/s 44 ft/sm6 slugs

3. A 76 kg astronaut floats near her capsule, unable to reach it as she has run out of fuel for her jet pack. In desperation she throws a 0.04 kg wrench at ­18 m/s oppositely to the direction she wishes to go. What is her newly acquired speed?

Ʃpi = Ʃpf0 = (8 kg)V + (20 kg)(2.6 m/s)V = ­ 6.5 m/s 

Ʃpi = Ʃpf0 = (6 slug)(­1.4 ft/s) + m(44 ft/s)m = .19 slugs 

Ʃpi = Ʃpf0 = (.04 kg)(­18 m/s) + (76 kg)VV = .0095 m/s 

c) Is this collision elastic or in­elastic?

d) Is energy conserved in this collision? If not, where did it go?

Follow­up Q's

#1LA

T

E

R

4 m/s

 V=?

θ = ?

6 m/s5 kg

3 kg

8 kg

Pythagorize it!

Trig it!

2­D Mo or not 2­D Mo...

LA

T

E

R

5 m/s

300 m/s V=?

θ = ?

.03kg

4kg

#2

Solution is just like #1. Answer...V = 5.4 m/s, θ = 65o

#3 LA

T

E

R

V=?

 V'=?

33o

6 ft/s2 slug

1.5 slug

3.5 slug

3kg

LA

T

E

R3 m/s

6 m/s V=?

θ = ?2kg2kg

3kg36o

#4

Pythagorize and Trig it...

LA

T

E

R

V=?

5.7 m/s

 V=6.8 m/s

θ = ?

65o

#5

1.4 kg

.55 kg8.8 m/s

.55 kg

1.4 kg

It's done like #4...answer is V = 4.02 m/s and θ = 54.6o

WHO SAID 2­D MO?1. 62.5 m/s @ 35.8o2. 59o Below Horizontal3. 25.7 m/s @ 46o4. 5.86 m/s @ 31.4o

WHO SAID 2­D MO?

2­D Moe

You sank my battleship.

Horizontal: Σpxi = Σpxf(50)(80) ‑ (30)(90cos25o) = (50)Vx ‑ (30)(40cos35 o)

Vx = 50.7 m/s

Vertical: Σpyi = Σpyf0‑(30)(90sin25o) = ‑(50)Vy + (30)(40sin35o) 

Vy = 36.6 m/s

Pythagorize it and trig it... V = 62.5 m/s and θ =35.8 o

50kg 

30kg 

50kg 

30kg 

80 m/s

90 m/s

40 m/s

θ

V

25o35o#1

Horizontal: Σpxi = Σpxf(.3)(730) + 0 = (.3)(530) + (1.1)Vx

Vx = 54.5 ft/s

Vertical: Σpyi = Σpyf0‑(1.1)(91) = 0 + (1.1)V y 

Vy = ­91 ft/s

Use tangent function ... θ =59 o below horizon

#2

Horizontal: Σpxi = Σpxf(60)(5) + 0 = (60)(4cos18 o) + (4)Vx 

Vx = 17.9 m/s

Vertical: Σpyi = Σpyf0 + 0 = (60)(4sin18o) + (4)Vy Vy = ­18.5 m/s

Pythagorize it and trig it...V = 25.7 m/s and θ =46o

60 kg

4kg

60 kg

4kg

5 m/s

4 m/s

θ

V

18o#3

5 kg

3 kg

8 m/s

θ

Horizontal: Σpxi = Σpxf(8)(5) ‑ (3)(9cos20o) = (5)Vx ‑ (3)(4cos30o)

Vx = 5.0 m/s

Vertical: Σpyi = Σpyf0 ‑(3)(9sin20 o) = (5)Vy +(3)(4sin30 o) 

Vy = ­3.05 m/s

Pythagorize it and trig it...V = 5.86 m/s and θ =31.4 o

9 m/s20o

5 kg

3 kg4 m/s

30o

V

#4

#1

#2

#3

Don't Be a Dummy!

#6

#5

#4

20o

9 m/s

8 m/s

3 kg

5 kg

30o

4 m/s

3 kg

5 kgθ = ?

V = ?

LA

T

E

R

Two slices of space toast collide elastically in outer space. Neglect gravity and friction. a.) Find the unknown angle and velocity.b.) If the slices are in contact for .1 sec during the collision, what is the average vertical force exerted on the 3 kg slice during the collision. (Hint: Impulse Momentum Theorem)

Deja Space Toast Deluxe

ANSWER: a) 5.8 m/s @31o below horizon b) 152 N

25 N

1 slug200 m/s

20o

V10 m/s θ

The disembodied head of Sir Isaac Newton (weight = 25 N on Erf) is shot into outer space by Wayne's punkin chunker and collides inelastically with a giant space slug (mass = 1 slug). a. What is the final speed and direction of Issac's disembodied head with the slug stuck to it with slug mucous? b. What impulse did Issac's head receive during the collision?

ANSWER:  a) 22 m/s @28o below horizonb) ­453 Ns or kgm/s 

20o

9 m/s

8 m/s

3 kg

5 kg

30o

4 m/s

3 kg

5 kgθ = ?

V = ?

LA

T

E

R

Two slices of space toast collide elastically in outer space. Neglect gravity and friction. a.) Find the unknown angle and velocity.b.) If the slices are in contact for .1 sec during the collision, what is the average vertical force exerted on the 3 kg slice during the collision. (Hint: Impulse Momentum Theorem)

Deja Space Toast Deluxe

25 N

1 slug200 m/s

20o

V10 m/s θ

The disembodied head of Sir Isaac Newton (weight = 25 N on Erf) is shot into outer space by Wayne's punkin chunker and collides inelastically with a giant space slug (mass = 1 slug). a. What is the final speed and direction of Issac's disembodied head with the slug stuck to it with slug mucous? b. What impulse did Issac's head receive during the collision?

Horizontal: Σpxi = Σpxf(.003)(.06cos40o) + 0 = (.003)(.03cos25o) + (.002)Vx

Vx = .028 ft/sVertical: Σpyi = Σpyf

(.003)(.06sin40o) + 0 = (.002)Vy ‑ (.003)(.03sin25o) 

Vy = .077 ft/sPythagorize it and trig it...V = .082 ft/s and θ = 70 o

(.06ft/s)cos40o

Vx

(.03ft/s)cos25o

(.06ft/s)sin40o

­(.03ft/s)sin25o

Vy

a)  Σpxi = Σpxf(84.3 kg)(6 m/s) + 0 = (84.3 kg)Vf + (1.6 kg)(13.5 m/s)

Vf = 5.74 m/s

* Conversion... 5.8 slugs = 84.3 kg

b) I = Δp = pf ­ pi = (1.6 kg)(13.5 m/s) ­ 0 = 21.6 Ns

c) Mr. B receives an equal but opposite Impulse of ­21.6 Ns

d)

e) The pin receives an equal but opposite average force of +1440N