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A ForCe of 500 Nacts on a body of mass 1000 kg and body is bought to rest within a distance of 6 um . Find the initial velocity and time taken by the body to come to rest.

Ask by Howell Chandler. in Nepal
Jan 14,2025

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Answer

The initial velocity is approximately 2.45 mm/s, and the time taken to come to rest is approximately 4.9 milliseconds.

Solution

To solve this problem, we'll determine both the initial velocity (\( v_0 \)) of the body and the time (\( t \)) it takes to come to rest under the action of a constant force. ### Given: - **Force (\( F \))**: 500 N - **Mass (\( m \))**: 1000 kg - **Distance (\( s \))**: 6 µm = \( 6 \times 10^{-6} \) meters ### 1. Finding the Initial Velocity (\( v_0 \)) We'll use the **work-energy principle**, which states that the work done by the force is equal to the change in kinetic energy of the body. \[ \text{Work Done} = F \times s = \frac{1}{2} m v_0^2 \] Solving for \( v_0 \): \[ v_0 = \sqrt{\frac{2 F s}{m}} \] Plugging in the values: \[ v_0 = \sqrt{\frac{2 \times 500 \, \text{N} \times 6 \times 10^{-6} \, \text{m}}{1000 \, \text{kg}}} \] \[ v_0 = \sqrt{\frac{6000 \times 10^{-6}}{1000}} = \sqrt{6 \times 10^{-6}} \approx 0.00245 \, \text{m/s} \, (2.45 \, \text{mm/s}) \] ### 2. Finding the Time Taken (\( t \)) First, determine the **deceleration** (\( a \)) caused by the force: \[ a = \frac{F}{m} = \frac{500 \, \text{N}}{1000 \, \text{kg}} = 0.5 \, \text{m/s}^2 \] Using the kinematic equation: \[ v = v_0 + a t \] Since the final velocity (\( v \)) is 0 (the body comes to rest): \[ 0 = v_0 - a t \implies t = \frac{v_0}{a} \] Plugging in the values: \[ t = \frac{0.00245 \, \text{m/s}}{0.5 \, \text{m/s}^2} = 0.0049 \, \text{seconds} \, (4.9 \, \text{milliseconds}) \] ### **Final Answer:** - **Initial Velocity (\( v_0 \))**: Approximately **2.45 mm/s** - **Time to Come to Rest (\( t \))**: Approximately **4.9 milliseconds**

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To find the initial velocity, we can use the work-energy principle, where the work done by the force equals the change in kinetic energy. The work done by the force \( F \) over distance \( d \) is given by \( W = F \times d \). Here, \( W = 500 \, \text{N} \times 6 \, \text{m} = 3000 \, \text{J} \). The kinetic energy when the body was in motion was transformed into work done against the force. The change in kinetic energy, which equals the initial kinetic energy (since final kinetic energy is zero upon coming to rest), is given by \( KE = \frac{1}{2}mv^2 \). Setting the work equal to the kinetic energy gives us: \[ 3000 = \frac{1}{2} \times 1000 \times v^2 \] Solving for \( v \): \[ v^2 = \frac{6000}{1000} = 6 \] \[ v = \sqrt{6} \approx 2.45 \, \text{m/s} \] Now, to find the time taken to come to rest, we can use the formula \( F = ma \) to find the deceleration \( a \): \[ a = \frac{F}{m} = \frac{500}{1000} = 0.5 \, \text{m/s}^2 \] Since the body is coming to rest, the acceleration will be negative: \[ a = -0.5 \, \text{m/s}^2 \] Using the formula \( v = u + at \), where \( v = 0 \) m/s, \( u = 2.45 \, \text{m/s} \): \[ 0 = 2.45 - 0.5t \] Solving for \( t \): \[ 0.5t = 2.45 \] \[ t = \frac{2.45}{0.5} \approx 4.9 \, \text{s} \] So the initial velocity is approximately \( 2.45 \, \text{m/s} \) and the time taken to come to rest is about \( 4.9 \, \text{s} \).

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