Pregunta
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A bobsled makes a run down an ice track starting at 150 m vertical distance up the hill. If there is no friction, what is the velocity at the bottom of the hill? 1) \( 27 \mathrm{~m} / \mathrm{s} \) 2) \( 36 \mathrm{~m} / \mathrm{s} \) 3) \( 45 \mathrm{~m} / \mathrm{s} \) 4) \( 54 \mathrm{~m} / \mathrm{s} \) 5) \( 65 \mathrm{~m} / \mathrm{s} \)

Ask by Craig Osborne. in the United States
Feb 25,2025

Solución de inteligencia artificial de Upstudy

Respuesta verificada por el tutor

Responder

The velocity at the bottom of the hill is approximately 54 m/s.

Solución

We can solve the problem using conservation of energy. At the top, the bobsled has gravitational potential energy (mgh) and no kinetic energy. At the bottom, all of this energy is converted into kinetic energy (½mv²). Setting mgh = ½mv² and canceling mass (m) from both sides, we have:   gh = ½v² Multiplying both sides by 2 gives:   2gh = v² Taking the square root of both sides:   v = √(2gh) Plug in g = 9.8 m/s² and h = 150 m:   v = √(2 × 9.8 m/s² × 150 m)   v = √(2 × 9.8 × 150)   v = √(2940)   v ≈ 54.22 m/s Thus, the velocity at the bottom of the hill is approximately 54 m/s. The correct answer is option 4: 54 m/s.

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Beyond the Answer

To find the velocity of the bobsled at the bottom of the hill, we can use the principle of conservation of energy. The potential energy (PE) at the top is converted into kinetic energy (KE) at the bottom. The potential energy can be calculated using the formula: \[ \text{PE} = mgh \] where \( m \) is mass, \( g \) is the acceleration due to gravity (approximately \( 9.81 \, \text{m/s}^2 \)), and \( h \) is the height (150 m in this case). At the bottom, all this energy is converted into kinetic energy, given by: \[ \text{KE} = \frac{1}{2} mv^2 \] Since mass \( m \) cancels out, we can set the two equations equal to each other: \[ mgh = \frac{1}{2} mv^2 \] Simplifying gives: \[ gh = \frac{1}{2} v^2 \] Solving for velocity \( v \): \[ v^2 = 2gh \\ v = \sqrt{2gh} \] Substituting in values: \[ v = \sqrt{2 \times 9.81 \, \text{m/s}^2 \times 150 \, \text{m}} \\ v = \sqrt{2943} \\ v \approx 54.27 \, \text{m/s} \] Thus, the closest answer is: 4) \( 54 \mathrm{~m/s} \)

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