Pregunta
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Which expression is dimensionally consistent with an expression that would yield a value for time \( { }^{-1} \) ? ( \( v \) is velocity, \( x \) is distance, and \( t \) is time) 1) \( v / x \) 2) \( v^{2} / x \) 3) \( x / t \) 4) \( v^{2} t \) 5) \( x / v \)

Ask by Dickson Kelley. in the United States
Jan 27,2025

Solución de tutoría real

Respuesta verificada por el tutor

Responder

\( \frac{v}{x} \) is dimensionally consistent with time \( { }^{-1} \).

Solución

To determine which expression is dimensionally consistent with yielding a value for time \( { }^{-1} \) (i.e., units of \( \text{T}^{-1} \)), we'll analyze the dimensions of each given option. **Given:** - **Velocity (\( v \))** has dimensions: \([L][T]^{-1}\) - **Distance (\( x \))** has dimensions: \([L]\) - **Time (\( t \))** has dimensions: \([T]\) **Analyzing Each Option:** 1. **\( \frac{v}{x} \)** \[ \frac{[L][T]^{-1}}{[L]} = [T]^{-1} \] **Dimensions:** \( \text{T}^{-1} \) 2. **\( \frac{v^{2}}{x} \)** \[ \frac{([L][T]^{-1})^{2}}{[L]} = \frac{[L]^2 [T]^{-2}}{[L]} = [L][T]^{-2} \] **Dimensions:** \( \text{L}\text{T}^{-2} \) 3. **\( \frac{x}{t} \)** \[ \frac{[L]}{[T]} = [L][T]^{-1} \] **Dimensions:** \( \text{L}\text{T}^{-1} \) 4. **\( v^{2} t \)** \[ ([L][T]^{-1})^{2} [T] = [L]^2 [T]^{-2} [T] = [L]^2 [T]^{-1} \] **Dimensions:** \( \text{L}^2\text{T}^{-1} \) 5. **\( \frac{x}{v} \)** \[ \frac{[L]}{[L][T]^{-1}} = [T] \] **Dimensions:** \( \text{T} \) **Conclusion:** Only **option 1** (\( \frac{v}{x} \)) has the dimensions \( \text{T}^{-1} \), making it the correct choice. **Answer:** 1) \( v / x \)

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Beyond the Answer

To find an expression that yields a value for time \(^{-1}\), let's break down the dimensions of each option. Velocity \(v\) has dimensions of \( [L T^{-1}] \) (length/time), distance \(x\) has dimensions of \( [L] \), and time \(t\) has dimensions of \( [T] \). 1) In \( v/x \), the dimensions are \( [L T^{-1}] / [L] = [T^{-1}] \), which is consistent with time \(^{-1}\) — good choice! 2) In \( v^{2}/x \), the dimensions are \( [L^{2} T^{-2}] / [L] = [L T^{-2}] \)—not what we want. 3) In \( x/t \), the dimensions are \( [L] / [T] = [L T^{-1}] \)—still not \( T^{-1} \). 4) In \( v^{2} t \), the dimensions are \( [L^{2} T^{-2}] [T] = [L^{2} T^{-1}] \)—definitely off. 5) In \( x/v \), the dimensions are \( [L] / [L T^{-1}] = [T] \)—a time value but not \(^{-1}\). So, the dimensionally consistent expression yielding a value for time \(^{-1}\) is \( v/x \).

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