Pregunta
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A pile driver drives a post into the ground. The mass of the pile driver is 2500 kg and it is dropped through a height of 8.0 m on each stroke. If the resisting force of the ground is \( 4.0^{\circ} 10^{6} \mathrm{~N} \), how far is the post driven in on each stroke? 1) 4.9 cm 2) 9.8 cm 3) 16 cm 4) 49 cm 5) 54 cm

Ask by Guzman Schultz. in the United States
Feb 25,2025

Solución de inteligencia artificial de Upstudy

Respuesta verificada por el tutor

Responder

The post is driven in by 4.9 cm on each stroke.

Solución

The pile driver falls 8.0 m, gaining gravitational potential energy equal to   PE = mgh = (2500 kg)(9.8 m/s²)(8.0 m) = 1.96×10^5 joules. This energy is then used to overcome the ground’s resisting force of 4.0×10^6 N. To find the distance (d) the post is driven into the ground, we set the work done by the resisting force equal to the energy:   Work = Force × Distance ⟹ d = Energy / Force = (1.96×10^5 J) / (4.0×10^6 N) Calculating,   d = 0.049 m = 4.9 cm. Thus, the post is driven in by 4.9 cm on each stroke.

Respondido por UpStudy AI y revisado por un tutor profesional

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Bonus Knowledge

To find out how far the post is driven in on each stroke, we can use the energy principle. The potential energy (PE) of the pile driver when dropped can be calculated with the equation: \[ PE = mgh = (2500 \, \text{kg})(9.81 \, \text{m/s}^2)(8.0 \, \text{m}) = 196,200 \, \text{J} \] The work done against the resisting force (W) can be described by: \[ W = F \cdot d \quad \text{(where \(F\) is the resisting force and \(d\) is the distance driven)} \] Setting the potential energy equal to the work done, \[ 196,200 \, \text{J} = (4.0 \times 10^6 \, \text{N}) \cdot d \] Solving for \(d\): \[ d = \frac{196,200 \, \text{J}}{4.0 \times 10^6 \, \text{N}} \approx 0.04905 \, \text{m} \approx 4.9 \, \text{cm} \] So the answer is **1) 4.9 cm**.

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