Geschreven door studenten die geslaagd zijn Direct beschikbaar na je betaling Online lezen of als PDF Verkeerd document? Gratis ruilen 4,6 TrustPilot
logo-home
Tentamen (uitwerkingen)

Solution Manual for Fundamentals of Physics Extended 10th Edition - Chapter 2 & Problems

Beoordeling
-
Verkocht
-
Pagina's
48
Cijfer
A+
Geüpload op
10-02-2026
Geschreven in
2025/2026

Download the complete solution manual for Chapter 2 of Fundamentals of Physics Extended, 10th Edition by Halliday, Resnick, and Walker. Step-by-step answers to all end-of-chapter problems on motion along a straight line, kinematics, velocity, and acceleration.

Meer zien Lees minder
Instelling
Vak

Voorbeeld van de inhoud

Soluton_ManualFundamentals_of_Physics_Exten j


ded_10th_Edition

1. Thejvelocityjofjthejcarjisjajconstant

vj =j+j(80j km/h)(1000j m/km)(1j h/3600j s)jˆij =j(+22jm s)ˆi,

andjthejradiusjofjthejwheeljisjrj=j0.66/2j=j0.33jm.

(a) Injthejcar’sjreferencejframej(wherejthejladyjperceivesjherselfjtojbejatjrest)jthejroadjisjmo
vingjtowardjthejrearjatjvroadj =j−vj=j−22jm
s,jandjthejmotionjofjthejtirejisjpurelyjrotational.jInjthisjframe,jthejcenterjofjthejtirejisj“fixed”js
ojvcenterj =j0.

(b) Sincejthejtire’sjmotionjisjonlyjrotationalj(notjtranslational)jinjthisjframe,jEq.j10-
18jgivesj vtopj =j(+22 jm/s) jˆi.

(c) Thejbottom-
mostjpointjofjthejtirejisj(momentarily)jinjfirmjcontactjwithjthejroadj(notjskidding)jandjhasjth
ejsamejvelocityjasjthejroad:jvbottomj =j(−22jm s)ˆij.jThisjalsojfollowsjfromjEq.j10-18.

(d) Thisjframejofjreferencejisjnotjaccelerating,jsoj“fixed”jpointsjwithinjitjhavejzerojaccelera
tion;jthus,jacenterj =j0.

(e) Notjonlyjisjthejmotionjpurelyjrotationaljinjthisjframe,jbutjwejalsojhavejj=jconstant,jwhi
chjmeansjthejonlyjaccelerationjforjpointsjonjthejrimjisjradialj(centripetal).jTherefore,jthejma
gnitudejofjthejaccelerationjis

v2 (22jm/s)2 3 2
atopj =j =j j =j1.510j m sj .
rj 0.33jmj j

(f) Thejmagnitudejofjthejaccelerationjisjthejsamejasjinjpartj(d):jabottomj =j1.5jj103jm/s2.

(g) Nowjwejexaminejthejsituationjinjthejroad’sjframejofjreferencej(wherejthejroadjisj“fixed”
jandjitjisjthejcarjthatjappearsjtojbejmoving).jThejcenterjofjthejtirejundergoesjpurelyjtranslatio
naljmotionjwhilejpointsjatjthejrimjundergojajcombinationjofjtranslationaljandjrotationaljmoti
ons.jThejvelocityjofjthejcenterjofjthejtirejisj vj=j(+22jmjs)ˆi.

(h) Injpartj(b),jwejfoundj vtop,carj =j+vj andjwejusejEq.j4-39:

vtop,jgroundj =jvtop,jcarj +jvcar,jgroundj =jvjˆij+jvjˆij =j2vjˆi


522

, 523



whichjyieldsj2vj=j+44jm/s.

(i) Wej canj proceedj asj inj partj (h)j orj simplyj recallj thatj thej bottom-
mostj pointj isj inj firmjcontactjwithjthej(zero-velocity)jroad.jEitherjway,jthejanswerjisjzero.

(j) Thejtranslationaljmotionjofjthejcenterjisjconstant;jitjdoesjnotjaccelerate.

(k) Sincej wej arej transformingj betweenj constant-
velocityj framesj ofj reference,j thejaccelerationsjarejunaffected.jThejanswerjisjasjitjwasjinjp
artj(e):j1.5jj103jm/s2.

(1)jAsjexplainedjinjpartj(k),jaj=j1.5jj103jm/s2.

2. Thejinitialjspeedjofjthejcarjis

vj=j(80jkm/hj)(1000jm/km)(1jh/3600js)j=j22.2jm/sj.

ThejtirejradiusjisjRj=j0.750/2j=j0.375jm.

(a) Thejinitialjspeedjofjthejcarjisjthejinitialjspeedjofjthejcenterjofjmassjofjthejtire,jsojEq.j11-
2jleadsjto
v 22.2jm/sj
j =j comj0j =j =j59.3jrad/s.
0
R 0.375jm

(b) Withjj=j(30.0)(2)j=j188jradjandjj=j0,jEq.j10-14jleadsjto

(59.3jrad/s)2j
 2 j =j02 j + 2  j =j = 9.31jrad/s2j.
2j(188jrad)

(c) Equationj11-1jgivesjRj=j70.7jmjforjthejdistancejtraveled.

3. THINKjThejworkjrequiredjtojstopjthejhoopjisjthejnegativejofjthejinitialjkineticjenergyjofjt
hejhoop.

EXPRESSj Fromj Eq.j 11-5,j thej initialj kineticj energyj ofj thej hoopj isj Kj =jij1j I2 2j+jj1j mv22j,
wherej Ij =j mR2j isj itsj rotationalj inertiaj aboutj thej centerj ofj mass.j Eq.j 11-
2j relatesj thejangularjspeedjtojthejspeedjofjthejcenterjofjmass:jj=jv/R.jThus,
2
Kj =j 1jI  2 j +j 1jmv2j = 1 j(mR2j) j vj  +j 1jmv2j =jmv2
i j Rj 2
2 2 2  

ANALYZEjWithjmj=j140jkg,jandjthejspeedjofjitsjcenterjofjmassjvj=j0.150jm/s,jwejfindjtheji
nitialjkineticjenergyjtojbe

,524 CHAPTERj11


Ki j =jmv2j =j(140jkg)(0.150jm/s) =j3.15jJ
2j




whichjimpliesjthatjthejworkjrequiredjisj Wj =jKj =jKjfj −jKij =j−Kij =j−3.15 j Jj.

LEARNjByjthejwork-
kineticjenergyjtheorem,jthejworkjdonejisjnegativejsincejitjdecreasesjthejkineticjenergy.jAjrol
lingjbodyjhasjtwojtypesjofjkineticjenergy:jrotationaljandjtranslational.

4. Wejusejthejresultsjfromjsectionj11.3.

(a) Wejsubstitutej Ij =jj2j5MjR2j (Tablej10-2(f))jandjaj=j–j0.10gjintojEq.j11-10:

gjsin jgjsin
−0.10gj=j−j =j−j
j


c h
1+ j 2j5 MR2j MR2 7j/j5

whichjyieldsjj=jsin–1j(0.14)j=j8.0°.

(b) Thejaccelerationjwouldjbejmore.jWejcanjlookjatjthisjinjtermsjofjforcesjorjinjtermsjofjener
gy.jInjtermsjofjforces,jthejuphilljstaticjfrictionjwouldjthenjbejabsentjsojthejdownhilljaccelerat
ionjwouldjbejduejonlyjtojthejdownhilljgravitationaljpull.jInjtermsjofjenergy,jthejrotationalj te
rmj inj Eq.j 11-5j wouldj bej absentj soj thatj thej potentialj energyj itj startedj with
wouldjsimplyjbecomej 1j2mv2j(withoutjitjbeingj“shared”jwithjanotherjterm)jresultingjinjajgrea
j



terjspeedj(and,jbecausejofjEq.j2-16,jgreaterjacceleration).

5. Letj Mj bej thej massj ofj thej carj (presumablyj includingj thej massj ofj thej wheels)j andj vj be
itsjspeed.jLetjIjbejthejrotationaljinertiajofjonejwheeljandjjbejthejangularjspeedjofjeachjwhee
l.jThejkineticjenergyjofjrotationjis j1j
K =j4 Ij2j ,
F
G IJ
rot
H2 K
wherej thej factorj 4j appearsj becausej therej arej fourj wheels.j Thej totalj kineticj energyj isjgiv
enjby
Kj=jj1j Mv2j +j4(1jIj2j)j. j

2 2


Thejfractionjofjthejtotaljenergyjthatjisjduejtojrotationjis

Krotjj 4Ij2
fractionj=j j
= .
K Mv2j +j4Ij2j

Forj aj uniformj diskj (relativej toj itsj centerj ofj mass)j Ij =jj1j mR2
2 j (Tablej 10-

2(c)).j Sincej thejwheelsjrolljwithoutjslidingjj=jv/Rj(Eq.j11-
2).jThusjthejnumeratorjofjourjfractionjis

, 525

F1 IFv I
j j j
2


4Ij2j = 4GmR JG J=2mv 2 2
j
H2
KRHK j j



andjthejfractionjitselfjbecomes
2mv2 2m 2j(10) 1
fractionj= = = = =j0.020.
Mv j+j2mv
2 2
Mj +j2m 1000 50

Thejwheeljradiusjcancelsjfromjthejequationsjandjisjnotjneededjinjthejcomputation.

6. Wejplugjaj=j –
j3.5jm/s j(wherejthejmagnitudejofjthisjnumberjwasjestimatedjfromjthej“risejoverjrun”jinjthejg
2

raph),jj=j30º,jMj=j0.50jkg,jandjRj=j0.060jmjintojEq.j11- .
10jandjsolvejforjthejrotationaljinertia.j WejfindjIj=j7.2jj10−4j kg.m2

7. (a)jWejfindjitsjangularjspeedjasjitjleavesjthejroofjusingjconservationjofjenergy.jItsjinitialj
kineticj energyj isj Kij =j 0j andj itsj initialj potentialj energyj isj Uij =j Mghj wherejhj=j6.0sinj
30j=j3.0jmj(wejarejusingjthejedgejofjthejroofjasjourjreferencejleveljforjcomputingjU).jItsjfina
ljkineticjenergyj(asjitjleavesjthejroof)jisj(Eq.j11-5)

Kj j =jj1j Mv2j+jj1j Ij2j.
f 2 2



Herejwejusejvjtojdenotejthejspeedjofjitsjcenterjofjmassjandjjisjitsjangularjspeedj—
jatj thejmomentjitjleavesjthejroof.jSincej(upjtojthatjmoment)jthejballjrollsjwithoutjslidingjwejc

anjsetj vj =jRj =j vjwherej Rj =j0.10j m.j Usingj Ij =jj1j MR22j (Tablej10-2(c)),j conservationj of
energyjleadsjto
1j 1j 1j 1j 3j
Mghj=j Mv2j+j I2j=j MR22j+j MR22j=j MR22.
2 2 2 4 4

ThejmassjMjcancelsjfromjthejequation,jandjwejobtain

1 4j 1
j =j
j

R 3
gh =j
0.10jm 3
c
4j
hb g
9 .8 jmjs2j 3.0j m =j63jradj s.


(b)jNowjthisjbecomesjajprojectilejmotionjofjthejtypejexaminedjinjChapterj4.jWejputjthejorigi
njatjthejpositionjofjthejcenterjofjmassjwhenjthejballjleavesjthejtrackj(thej“initial”jpositionjforj
thisjpartjofjthejproblem)jandjtakej+xjleftwardjandj+yjdownward.jThejresultj ofjpartj(a)jimplie
sjv0j =jRj=j6.3jm/s,jandjwejseejfromjthejfigurejthatj(withjthesejpositivejdirectionjchoices)jitsj
componentsjare

v0xj =jv0jcosj30j=j5.4jm s
v0jyj =jv0jsinj30j=j3.1jm s.

Thejprojectilejmotionjequationsjbecome

Gekoppeld boek

Geschreven voor

Vak

Documentinformatie

Geüpload op
10 februari 2026
Aantal pagina's
48
Geschreven in
2025/2026
Type
Tentamen (uitwerkingen)
Bevat
Vragen en antwoorden

Onderwerpen

$21.49
Krijg toegang tot het volledige document:

Verkeerd document? Gratis ruilen Binnen 14 dagen na aankoop en voor het downloaden kun je een ander document kiezen. Je kunt het bedrag gewoon opnieuw besteden.
Geschreven door studenten die geslaagd zijn
Direct beschikbaar na je betaling
Online lezen of als PDF

Maak kennis met de verkoper
Seller avatar
knoowy016

Maak kennis met de verkoper

Seller avatar
knoowy016 Teachme2-tutor
Volgen Je moet ingelogd zijn om studenten of vakken te kunnen volgen
Verkocht
1
Lid sinds
4 maanden
Aantal volgers
0
Documenten
453
Laatst verkocht
1 maand geleden

0.0

0 beoordelingen

5
0
4
0
3
0
2
0
1
0

Recent door jou bekeken

Waarom studenten kiezen voor Stuvia

Gemaakt door medestudenten, geverifieerd door reviews

Kwaliteit die je kunt vertrouwen: geschreven door studenten die slaagden en beoordeeld door anderen die dit document gebruikten.

Niet tevreden? Kies een ander document

Geen zorgen! Je kunt voor hetzelfde geld direct een ander document kiezen dat beter past bij wat je zoekt.

Betaal zoals je wilt, start meteen met leren

Geen abonnement, geen verplichtingen. Betaal zoals je gewend bent via iDeal of creditcard en download je PDF-document meteen.

Student with book image

“Gekocht, gedownload en geslaagd. Zo makkelijk kan het dus zijn.”

Alisha Student

Bezig met je bronvermelding?

Maak nauwkeurige citaten in APA, MLA en Harvard met onze gratis bronnengenerator.

Bezig met je bronvermelding?

Veelgestelde vragen