صفحات

Physics 9-Ch7 (Properties of Matter)-Numerical Problems

 

A wooden block measuring 40 cm ×10��×5 cm has a mass 850 g. Find the density of 3 wood. (425 ���−3)

Difficulty: Medium

Solution: 

Volume of wooden block = V = 40 cm ×10��×5�� = 2000��3
                                                                       =2000×1100 ×1100 ×1100  �3
                                                                       = 0.002�3


                                         Mass = m = 850 g =8501000  = 0.85 kg
                          Density of wood = � = ?
                          Density =���������� =0.850.02 = 425��−3 

How much would be the volume of ice formed by freezing 1 liter of water? (1.09 liter)

Difficulty: Easy

Solution:           

Volume of water = 1 litre
                           The volume of ice  =?
1 litre of water = 1 kg mass and density = 1000��−3 
Since the density of ice is 0.92 times of the liquid water,, therefore,


                             Volume of ice   =  �����������  
                                                      =  1000920 
                     Volume of ice = 1.09 litre

Calculate the volume of the following objects:

 

(i) An iron sphere of mass 5 kg, the density of iron is 8200 ���−3. 
                                                                                                            (6.1×10−4�3)
                                                                                                            
(ii) 200 g of lead shot having density 11300 ���−3. 
                                                                                                         (1.77×10−5�3)
                                                                                                         
(iii) A gold bar of mass 0.2 kg. The density of gold is 19300��–−3.
                                                                                                         (1.04×10−5�3)

Difficulty: Hard

Solution:      

(i)            Mass of iron sphere = m = 5 kg
                     Density of iron = � = 8200���−3
                      Volume of iron sphere = V =?
                      Volume =����������� 
                 Volume =58200
                              =  0.00060975 = 6.0975×10−4 
                      Volume = 6.1×10−4�3
 
(ii)                 Mass of lead shot = m = 200 g =2001000  kg = 0.2 kg
                     Density of lead = � = 11300���−3
                      Volume of lead shot = V =?
                      Volume =�����������
               Volume =0.211300
                              = 0.000017699 = 1.76699×10−5 
                      Volume = 1.77×10−5�3
 
(iii)                Mass of gold bar = m = 0.2 kg
                     Density of gold = � = 19300���−3
                      Volume of gold bar = V =?
                      Volume =����������� 
               Volume =0.219300 
                              = 0.000010362 = 1.0362×10−5 
                    Volume = 1.04×10−5�3
Sponsored AdsHide Ads

The density of air is 1.3���−3. Find the mass of air in a room measuring 8�×5�×4�. (208 kg)

Difficulty: Easy

Solution:       

Density of air = \rho = 1.3���−3
                       Volume of room = v = 8�×5�×4 m = 160�3
                       Mass of air = m =?
                       Mass of air = ��������� ���×������������
                       Mass of air = 1.3×160
                       Mass of air = 208 kg

A student presses her palm by her thumb with a force of 75 N. How much would the pressure under her thumb have a contact area of 1.5��2? 
(5×105��−2)

Difficulty: Easy

Solution:        

Force = F = 75 N
                       Contact Area A = 1.5��2 = 1.5×1100×1100 �2 = 1.5×10−4�2
                        Pressure under the thumb = P =?
                        P =�� 
                        P  =75(1.5×10(−4)) = 751.5×10−4= 5×105��−2

The head of a pin is a square of a side of 10 mm. Find the pressure on it due to a force of 20 N. (2×105��−2)

Difficulty: Medium

Solution:       

Force = F = 20 N
                      Area of head of a pin A = 0��×10��=  ����1010��×1010cm 
                         = 1100�×1100 m
                         = 10−4�2


                        Pressure under the thumb = P =?
                        P =�� 
                        P  =20(1×10−4) =  2×105��−2

Sponsored AdsHide Ads

A uniform rectangular block of wood 20��×7.5��×7.5�� and of mass 1000g stands on a horizontal surface with its longest edge vertical. 

Find:


(i) The pressure exerted by the block on the surface
(ii) Density of the wood. 


1778��−2,889���−3

Difficulty: Hard

Solution:       

Length of the smallest side of the block = 7.5 cm
                      Mass of the block    m = 1000g = 1kg
 
The pressure exerted by the block           P =?
The density of wood                            � =?
 
Calculations:
 
(i) since the smallest edge of the block is rested on the horizontal surface. Therefore, area of the block will be:
                   Area = A = 7.5��×7.5�� = 56.25��2
                                   = 56.25×1100×1100�2 =56.25×10−4�2
 
                        Pressure under the thumb = P =?
                        P = ��=��� 
                        P  = 1×1056.25×10−4 = 0.1778×104=1778��−2
 
(ii)                 Volume = V = 20��×7.5��×7.5 cm =1125��3
                                   = 1125×1100�×1100 m ×1100�
= 1125×106�3
                       Or     V = 1.125×10−3�3
                        
                        Density = ����������
                   Density =1(1.125×10(−3)(1)=0.8888×103=888.8���−3
                   Density = 889���−3

A cube of a glass of 5 cm side and mass 306 g, has a cavity inside it. If the density of glass is 2.55��−3. Find the volume of the cavity. 
 5��3

Difficulty: Medium

Solution:    

Size of the cube = 7.5 cm
                      Mass of the cube = m = 306 g
                      Density of glass =� = 2.55���−3
                      The volume of the cavity = V =?


                       Volume of the whole cube = 5��×5 ��×5��=125��3
                       Volume of the glass =����������� 
                       Volume =3062.55=120��3
                       Volume of the cavity =125��3–120��3 =5��3   

 

An object weights 18 N in air. Its weight is found to be 11.4 N when immersed in water. Calculate its density. Can you guess the material of the object? ( 2727���−3, Aluminium )

Difficulty: Medium

Solution:     

weight of object in air =�1 = 18 N
                     Weight of object immersed in water =�2=11.4 N
                      Density of glass =�=1000���−3


    The density of the object = D =?
    Nature of the material =? 


                                D = (�1)(�1−�2)×�  
                                D = (18)(18−11.4)×1000    
                              =18(6.6)×1000 =2.727×103 = 2727���−3 


The density of aluminium is 2700���−3, and the above-calculated value of density is 2727 ���−3 nearest to the density of aluminium, so the material of the object is aluminium.

Sponsored AdsHide Ads

A solid block of wood of density 0.6���−3 weighs 3.06 N in air. Determine (a) volume of the block (b) the volume of the block immersed when placed freely in a liquid of density 0.9 ���−3 ? (510��3,340��3)

Difficulty: Easy

Solution:    

(a)  Density of wood = D = 0.6���−3
             Weight of the wooden block = w= 3.06 N
             Since w = mg       or          m =��=3.0610=0.306��=306 g
             Density of liquid                  D = 0.9���−3
(i) The volume of the block               V =?
 
(ii) The volume of the block immersed in a liquid   V =?
                   Density =���������� 
                   Volume =�����������
                   V =306(0.6)=510��3
 
(b) Volume =����������� 
                      V =306(0.9)=340��3

The diameter of the piston of a hydraulic press is 30 cm. How much force is required to lift a car weighing 20 000 N on its piston if the diameter of the piston of the pump is 3 cm? (200 N)

Difficulty: Hard

Solution: 

Diameter = D = 30 cm
                   Radius of the piston = R =�2 = (30��)2 = 15 cm =15100�=0.15�
                   Area of the piston = A = ��2=2×3.14×(0.15)2
                                                      A = 0.1413�2


                  Weight of the car               w =�2= 20000 N
                   Diameter of the piston      d = 3 cm
                   Radius of the piston = R =�2=(3��)2 = 1.5�� =(1.5)100 m =0.015�
                   Area of the piston = A = 2��2=2×3.14×(0.015)2


                                                       A =1.413×10−3 �2
                   Force =�1 = ?
                                                             (�1)�   =(�2)� 
�1=�2×(�)� 
                                                                �1=200000�×(1.413×10(−3))0.1413 
                                                     = 200000�×0.01
                                                 �1=200�

A steel wire of cross-sectional area 2×10−5�2is stretched through 2 mm by a force of 4000 N. Find the Young's modulus of the wire. The length of the wire is 2 m.  (2×1011��−2)

Difficulty: Easy

Solution:      

Cross-sectional area = A = 2×10−5�2
                            Extension =��=2��=2× 11000  m = 0.002 m
                            Force = F = 4000 N


                           Length of the wire = L = 1m
                           Y =��(�△�) 
                           Y = (4000×2)(2×10(3)×0.002) = 80000.004×10−5
                           Y =8000.004×10−5 
                           Y = 2,000,000×10−5 =2×1011��−2