Learning Objectives – AP Physics C Mechanics (Semester 1)    Unit 1: Kinematics (1­D, 2­D, & Rotational) [~20% of Exam]   

1. Motion in One­Dimension (1­D)  a. I understand the general relationships among position, velocity, and acceleration (​ x, v, a​ ) for the  motion of a particle along a straight line, so that:  i. Given a GRAPH of ​ x­t​ , ​ v­t​ , or  ​ a­t​ , I can recognize in what time intervals the other two are  positive, negative, or zero and can identify or sketch a graph of each as a function of time.  ii. Given an EXPRESSION for one of the kinematic quantities, position, velocity or  acceleration, as a function of time, I can use ​ algebra​  (or ​ calculus​ ) to determine the other two  as a function of time, and find when these quantities are zero or achieve their maximum and  minimum values.  b.  I understand the special case of motion with ​ constant acceleration​ , so I can:  i. Write down EXPRESSIONS for velocity and position as functions of time, and identify or  sketch graphs of these quantities.   ii. Use the 4 kinematic equations to solve problems involving motion in a straight line with a  constant acceleration.  2. Motion in Two­Dimensions (2­D); including “Projectiles”  a. I am able to add, subtract, & resolve vectors (precalculus), so I can:  i. Determine the horizontal & vertical components of an angled vector.  ii. Determine the net displacement of a particle or the location of a particle relative to another.  iii. Determine the change in velocity of a particle or the velocity of one particle relative to  another.  b. Given functions ​ x​ (​ t​ ) and ​ y​ (​ t​ ) that describe 2­D motion, I can determine the horiz. & vert.  components, and magnitude and direction of the particle's velocity and acceleration as functions  of time.  c. I understand the motion of projectiles in a uniform gravitational field, so I can:  i. Recognize when an object is in free­fall and experiences an acceleration due to gravity of 9.8  2​ m/s​ , (which can always be rounded to 10)  ii. Write down expressions for the horizontal and vertical components of velocity and position  as functions of time, and sketch or identify graphs of these components.   iii. Use these expressions in analyzing the motion of a projectile that is projected with an  arbitrary initial velocity.  3. Rotational Kinematics  a. I understand the analogy between translational (or linear) and rotational (or angular)  kinematics  so I can:  i. Write and apply the 4 kinematic equations, but using angular acceleration, angular velocity,  and angular displacement (𝛼, 𝜔, 𝛳) of an object that rotates about a fixed axis with constant  angular acceleration.  ii. Determine tangential and angular variables using:  x  =  rθ,  v  = rω,  a  =  rα  for spinning  objects.   b. I am able to use the right­hand rule to determine the vector direction of rotational variables  (instead of saying “clockwise” and “counterclockwise”). 

c. I understand ROLLING motion, so I can:  i. Write down, justify, and apply the relation between linear and angular velocity, or between  linear and angular acceleration, for an object of circular cross­section that rolls without  slipping along a fixed plane, and determine the velocity and acceleration of an arbitrary point  on such an object.  ii. Apply the equations of translational and rotational motion simultaneously in analyzing  rolling with slipping.   

Unit 2: Forces & Torques [~20% of Exam]   

1. (Newton’s 1st Law) “Static Equilibrium.” Situations in which an object ​ IS NOT​  accelerating must have  balanced ​ forces and torques.   a. I understand that all horizontal forces must add to zero if there is no horizontal acceleration.  b. I understand that all vertical forces must add to zero if there is no vertical acceleration.  c. I understand that all torques must add to zero if there is no angular acceleration.  i. Apply these conditions in analyzing the equilibrium of a rigid object under the combined  influence of a number of forces applied at different locations on the object.   2. (Newton’s 2nd Law) “Dynamics.” Situations in which an object ​ IS​  accelerating must have ​ unbalanced  forces and torques.  a. I understand how Newton's Second Law, ​ F​ ,  applies to an object subject to forces such as  ​ net = ma ​ gravity, the pull of strings, or contact forces, so I can:  i. Draw a well­labeled, free­body diagram showing all forces that act on the object.  ii. Write down the vector equation that results from applying Newton's Second Law to the  object, and take components of this equation along appropriate axes. This is called “sum of  forces.”  b. I am able to analyze situations in which an object moves with specified acceleration under the  influence of one or more forces so I can determine the magnitude and direction of the net force,  or of one of the forces that makes up the net force, along either the vertical or horizontal  directions.  c. I can determine the angular acceleration with which a rigid object is accelerated about a fixed  axis when subjected to a specified external torque.  d. I understand the significance of the coefficient of friction, so I can:  i. Write down the relationship between the normal and frictional forces on a surface.  ii. Analyze situations in which an object moves along a rough inclined plane or horizontal  surface.  iii. Analyze under what circumstances an object will start to slip, or to calculate the magnitude  of the force of static friction.  3.  (Newton’s 3rd Law) “Systems.” Situations in which there are multiple objects, there are always equal  and opposite forces between any 2 objects.   a. I can identify the force pairs and the objects on which they act, and state the magnitude and  direction of each force.  b. I recognize that the equal but opposite forces of contact act between two objects that accelerate  together along a horizontal or vertical line, or between two surfaces that slide across one another. 

c. I know that tension is the same on both ends of light string with no objects in between. That is to  say, I know that the tension is constant in a light string that passes over a massless pulley and  should be able to use this fact to analyze the motion of a system of two objects joined by a string.  d. I am able to solve problems in which application of Newton's laws leads to two or three  simultaneous linear equations involving unknown forces or accelerations.  e. I am able to analyze problems involving strings and massless or massive pulleys.  4. Torque  a. I can calculate the magnitude and direction of the torque associated with a given force.  b. I can calculate the torque on a rigid object due to gravity.  5. Rotational Inertia   a. I have QUALITATIVE understanding of rotational inertia, so I can:  i. Determine by inspection which of a set of symmetrical objects of equal mass has the greatest  rotational inertia.  ii. Determine by what factor an object's rotational inertia changes if all its dimensions are  increased by the same factor.  b. I have QUANTITATIVE understanding of rotational inertia, so I can calculate the rotational  inertia of:  i. A collection of point masses lying in a plane about an axis perpendicular to the plane.  ii. A thin rod of uniform density, about an arbitrary axis perpendicular to the rod.  iii. A cylinder about its axis.  iv. A sphere about its axis.  v. For any rotating object whose axis of rotation is not at its center of mass, I able to state and  apply the parallel­axis theorem.   

Unit 3: Circular Motion [~3% of Exam]    1. I understand the uniform circular motion of a particle, so I can:  a. Relate the radius of the circle and the speed or rate of revolution of the particle to the magnitude  of the centripetal acceleration, or mathematically written as:  a = v 2/r .  b. Describe the direction of the particle's velocity and acceleration at any instant during the motion.  c. Determine the components of the velocity and acceleration vectors at any instant, and sketch or  identify graphs of these quantities.  i. Motion in a horizontal circle (e.g., mass on a rotating merry­go­round, or car rounding a  banked curve).  ii. Motion in a vertical circle (e.g., mass swinging on the end of a string, cart rolling down a  curved track, rider on a Ferris wheel).  iii. Determine the radial and tangential acceleration of a point on a rigid object. 

    Unit 4: Impulse & Center of Mass [~3% of Exam]   

1. Center of mass.  a. I understand the technique for finding center of mass, so I can:  i. Visually identify by inspection the center of mass of a symmetrical object.  ii. Calculate the center of mass of a system consisting of two such objects.  iii. Use integration to find the center of mass of a thin rod of non­uniform density.  b. I am able to understand and apply the relation between center­of­mass’ velocity and linear  momentum, and between center­of­mass acceleration and net external force for a system of  particles.  2. I can apply the​  ​ Impulse ​ Equation:​    ​ Fnet ​⠂  ​ , so I can:  ​Δt = mv ­ mvo​ ​ a. Mathematically use the ​ impulse​  equation to solve for unknown variables  i. Given an expression for ​ net force​  as a function of ​ time​ , use calculus (integrate) to determine  impulse.  ii. Use calculus to calculate the change in momentum of an object given a function ​ F (t) ​ for the  net force acting on the object as a function of time.  iii. Conceptually use the ​ impulse​  equation to explain the relationship between the force of  impact and time of impact for different situations (e.g., “cradling” an object as you catch it,  airbags saving lives, etc.)   3. I can analyze ​ GRAPHS of net force as a function of time​ , so that I can:  a. Determine the AREA under a force versus time graph to determine the impulse delivered to an  object.  b. Use the graph with the impulse equation to determine numerical information including initial and  final velocities, average/maximum impact force, and time of impact.   

Unit 5: Conservation of Momentum (linear & angular) [~10% of Exam]    1. Linear Collisions​  (along “one dimension” or along a straight line).   a. Total momentum of all objects is ALWAYS the same before and after ​ any​  collision. This law is  called “conservation of total momentum,” and is an extension from Newton's 3rd law  i. Use this law to solve for speeds before or after collisions between two objects  ii. This law can be applied to each direction (horizontal and vertical, separately; and using  right­triangle trigonometry  iii. I can state and apply the relations between linear momentum and center­of­mass motion for a  system of particles.  b. Recognize that this law can only be applied to situations in which both objects are   FREE TO MOVE ALONG A LINE​  (no forces other than the one between them)  2. Collisions involving rotation​  (about a fixed axis):  a. Definition of angular momentum for different­shaped objects, ​ and for a point mass moving in  a line  b. Total anular. momentum of all objects is ALWAYS the same before and after ​ any​  collision. This  law is called “conservation of total momentum,” and is an extension from Newton's 3rd law  i. Use this law to solve for rotational velocities, ω, before or after collisions   c. Recognize that this law can only be applied to situations in which both objects are   FREE TO ROTATE​  (no torques other than the one related to the collision) 

 

Unit 6: Work & Conservation of Energy [~25% of Exam]    1. Work is ​ change in ​ energy, which occurs when any force acts along a distance.  a. I understand the definition of work, including when it is positive, negative, or zero.  i. (+)W → lost; (­)W → gained   b. Work, ​ W​  (or ​ change in​  energy) for a certain form of energy is   i. Algebraically defined as: ​ W = F ​ ∙ ​ x ​ or ​  W = Fx cos ϴ  ​ ii. Graphically defined as AREA under a F­x graph   iii. Calculus—given an expression for ​ F(x),​  integrate to calculate work done by that force​ .    c. “Power” is time rate of change in energy.  i. Calculate the power required to maintain the motion of an object with constant acceleration  (e.g., to move an object along a level surface, to raise an object at a constant rate, or to  overcome friction for an object that is moving at a constant speed).  ii. Calculate the work performed by a force that supplies constant power, or the average power  supplied by a force that performs a specified amount of work.  d. “Work­energy principle,”  i. Work in relation to kinetic energy  1. Mathematically defined as: ​ WFnet ​​  = Fnet ​∙x  … ​  Fnet ​​ (x) = ∆K  ​ ​ 2. Calculus—given an expression for ​ Fnet ​(x),  integrate to calculate ​ ∆K  ​ ​ ii. Work in relation to potential energy  1. Mathematically defined as: ​ W​ ​ ​ ​ Fg = ­∆U ​ g   or W ​ F­elastic = ­∆U ​ el    2. Graphically, given a U­x graph, determine the force...force is (­)slope [or negative  slope]  3. Calculus  a. given an expression for ​ F(x),​  integrate to calculate (­)​ ∆U  b. given an expression for U(x), differentiate to calculate the (­)force    2. Identify the forms of energy utilized in any particular situation​ :  a. “Potential” energies are all dependent upon position of the object.  b. “Elastic potential energy” is dependent upon a ​ spring’s compression or stretching distance​ , and is  2 mathematically defined as  ​ U​ ​   el = ½kx ​ c. “Gravitational potential energy” is dependent upon ​ height/altitude above its lowest point ​ , and is  mathematically defined as  ​ U​ g = mgh  ​ i. I am able to define center of gravity and use this concept to express the gravitational potential  energy of a rigid object in terms of the position of its center of mass.  d. “Kinetic energy” is dependent upon a ​ velocity​  and ​ rotational velocity​ , and is mathematically  2​ 2​ defined as ​ K​ ​ , ​ and​  ​ ​ K​ 𝜔​ (rotationally).  lin = ½mv ​ ,(linearly)​ ​   ​ rot = ½I ​ 3. Conservation of Energy  a. Total​  energy of a system at any moment is always the same amount. Total energy (“before”)  must EQUAL the total energy (“after”)  b. Must include ALL connected objects; (cannot look at only one object if that object is part of a  system) 

c. Mathematically defined as: ±W​  + U​  + K + U​  = U​  + K + U​      (W​  is work done by an  F​ g​ el​ g​ el​ F​ “external” force)  i. Implement “work done by an external force” as a term in expressions of conservation of  energy  ii. I am able to apply conservation of energy in analyzing the motion of systems of connected  objects, such as an Atwood's machine (pulley system).  iii. I am able to recognize and solve problems that call for application both of conservation of  energy and forces/torques. (e.g., pulley systems, objects rolling down inclines)  4. Energy lost during collisions   a.  E​  (for collisions) is unpredictable; and therefore, not defined by an equation  diss ​ b. Conservation of energy before/after collision is only way to determine E​ during collision  diss ​ i. Mathematically determine if a collision is “elastic” (E​  = 0), or “inelastic” (E​  ≠ 0)  diss​ diss ​ 1. “Perfectly inelastic” collisions occur when both objects end up sticking together.   

Unit 7: Oscillation [~10% of Exam]    1. Simple harmonic motion​  (force and energy relationships).   I understand simple harmonic motion, so they can:  a.  ​ Sketch or identify a graph of displacement as a function of time, and determine from such a  graph the amplitude, period and frequency of the motion.  b. Write down an appropriate expression for displacement of the form ​ A ​ sin ​ wt ​ or ​ A ​ cos ​ wt ​ to  describe the motion.  c. Find an expression for velocity as a function of time.  d. State the relations between acceleration, velocity and displacement, and identify points in the  motion where these quantities are zero or achieve their greatest positive and negative values  e. State and apply the relation between frequency and period.  ​ 2​ 2​ f. Recognize that a system that obeys a differential equation of the form ​ d2​ x/dt​ =­𝜔​ A must execute  simple harmonic motion, and determine the​  ​ frequency and period of such motion.  g. State how the total energy of an oscillating system depends on the amplitude of the motion,  sketch, or identify a graph of kinetic or potential energy as a function of time, and identify points  in the motion where this energy is all potential or all kinetic.  h. Calculate  the kinetic  and potential energies of an oscillating system as functions of time, sketch  or  identify  graphs  of  these  functions,   and  prove  that  the  sum  of  kinetic and potential energy is  constant.  i. Calculate the maximum displacement or velocity of a particle that moves in simple harmonic  motion with specified initial position and velocity.  j. Develop a qualitative understanding of resonance so they can identify situations in which a  system will resonate in response to a sinusoidal external force.  2. Mass­spring systems.   I am able to apply their knowledge of simple harmonic motion to the case of a mass on a spring, so I  can:  a. Derive the expression for the period of oscillation of a mass on a spring.  b. Apply the expression for the period of oscillation of a mass on a spring.  c. Analyze problems in which a mass hangs from a spring and oscillates vertically. 

d. Analyze problems in which a mass attached to a spring oscillates horizontally.  e. Determine the period of oscillation for systems involving series or parallel combinations of  identical springs, or springs of differing lengths.  3. Pendulum and other oscillations.  I am able to apply their knowledge of simple harmonic motion to the case of a pendulum, so I  can:  a. Derive the expression for the period of a simple pendulum.  b. Apply the expression for the period of a simple pendulum.  c. State what approximation must be made in deriving the period.  d. Analyze the motion of a torsional pendulum or physical pendulum in order to determine the  period of small oscillations.    

Unit 8: Universal Gravitation [~10% of Exam]    1. Newton's law of gravity. 

I know Newton's Law of Universal Gravitation, so I can:  a. Determine the force that one spherically symmetrical mass exerts on another.  b. Determine the strength of the gravitational field at a specified point outside a spherically  symmetrical mass.  c. Describe the gravitational force inside and outside a uniform sphere, and calculate how the  field at the surface depends on the radius and density of the sphere.  2. Orbits of planets and satellites  I understand the motion of an object in orbit under the influence of gravitational forces, so I can:  a. For a ​ circular ​ orbit:  i. Recognize that the motion does not depend on the object's mass; describe qualitatively how  the velocity, period of revolution, and centripetal acceleration depend upon the radius of the  orbit; and derive expressions for the velocity and period of revolution in such an orbit.   ii. Derive Kepler's Third Law for the case of circular orbits.  iii. Derive and apply the relations among kinetic energy, potential energy, and total energy for  such an orbit  b. For an ​ elliptical​  orbit:  i. State Kepler's three laws of planetary motion and use them to describe in qualitative terms the  motion of an object in an elliptical orbit.  ii. Apply conservation of angular momentum to determine the velocity and radial distance at  any point in the orbit  iii.  ​ Apply angular momentum conservation and energy conservation to relate the speeds of  an object at the two extremes of an elliptical orbit  iv. Apply energy conservation in analyzing the motion of an object that is projected straight up  from a planet's surface or that is projected directly toward the planet from far above the  surface.      After Electricity and Magnetism, but before exam... 

  

RESISTIVE FORCE ­ Students should understand the effect of drag forces on the  motion of an object, so they can:  (1) Given a situation in which acceleration changes as a function of velocity and time, I can  write an appropriate DIFFERENTIAL EQUATION, and also solve it for ​ v(t)​  using  calculus, incorporating correctly a given initial value for v​ (and using an algorithm as an  o ​ alternate method).  (2)​  ​ Find the terminal velocity of an object moving vertically under the influence of a  retarding force dependent on velocity.  (3)​  ​ Describe qualitatively, with the aid of graphs, the acceleration, velocity, and  displacement of such a particle when it is released from rest or is projected vertically  with specified initial velocity.  (4)​  ​ Use Newton's Second Law to write a differential equation for the velocity of the object  as a function of time.  (5)​  ​ Use the method of separation of variables to derive the equation for the velocity as a  function of time from the differential equation that follows from Newton's Second Law.  (6)​  ​ Derive an expression for the acceleration as a function of time for an object falling  under the influence of drag forces.        

OBJECTIVES - APC - SEMESTER 1 MECHANICS.pdf

I am able to solve problems in which application of Newton's laws leads to two or three. simultaneous linear equations involving unknown forces or accelerations ...

284KB Sizes 1 Downloads 249 Views

Recommend Documents

Semester 1 Review Questions Semester 1 Review Questions
To help you prepare for the semester exam, please answer the questions below. ... List the steps of the Scientific Method. ... When and why do we collect data?

1.0 objectives 1 1 introduction 1.2 foreign trade and development
e describe tlie role of foreign trade in the economic development of a country ..... there is a large scope to enhance the export of tourism, software ..... factors such as going back on n contract and refusing to fulfil it on its original terms, ina

1.0 objectives 1 1 introduction 1.2 foreign trade and ... - eGyanKosh
Fuel accounts for (26%) of tlie total imports for the year. 1996-97. ..... Chemical and allied products: It accounts for 9.6% ofthe total exports for the year 1996-97.

APC Backup UPS, Surge Protection & Power Conditioning.pdf ...
Whoops! There was a problem loading more pages. Retrying... Whoops! There was a problem previewing this document. Retrying... Download. Connect more apps... Try one of the apps below to open or edit this item. Main menu. Whoops! There was a problem p

SEMESTER 1 REVIEW.pdf
Page 2 of 15. Chapter P. 1. Determine which numbers in the set are. natural number,. 16,16,15, 64,0, 6, 65. a). 16,15, 64,0, 65. b). 16,15, 64. c). 16,15,0. d). 16,15. e) 16,16,15,0, 6. 2. Which graph represents inequality. 6 1 x ? 3. Evaluate the ex

APC U6 Review Answers.pdf
There was a problem previewing this document. Retrying... Download. Connect more apps... Try one of the apps below to open or edit this item. APC U6 Review ...

APC Schneider catalogo.pdf
www.schneider-electric.com/energy-university/es. Page 3 of 116. APC Schneider catalogo.pdf. APC Schneider catalogo.pdf. Open. Extract. Open with. Sign In.

Learning Objectives
about the forces exerted on an object by other objects for different types of forces or components of forces. [SP 6.4, 7.2]. 3.A.3.2: The student is able to challenge ..... string length, mass) associated with objects in oscillatory motion to use tha

Objectives - Sumar-Lakhani Foundation
Establish human rights through good governance; and. 5. Expand ... Social media: www.facebook.com/bedsbd. Webpage: .... in marketing sector. This project is ...

Today's Objectives: 1. Review macromolecules 2 ...
permeable membrane. Facilitated Diffusion: diffusion of larger substances through a protein carrier. Eggcellent Lab: an egg is an analogy for a cell. Objective: ...

Objectives - Sumar-Lakhani Foundation
Bangladesh Environment and Development Society (BEDS) is a unique ... Skype name: beds20111 ... mainly two sites, Karamjal and Sundarban Information Centre (SIC). ... To make people free from anxiety about buying fuel. .... information and data avail

2017-2018 Semester 1.pdf
... bà Trung (Miss Huong meets Mrs. Trung). Whoops! There was a problem loading this page. Retrying... 2017-2018 Semester 1.pdf. 2017-2018 Semester 1.pdf.

Exam Schedule- Semester #1.pdf
Jun 22, 2016 - Course Teacher Room Length Course Teacher Room Length Course Teacher Room Length Course Teacher Room Length. BAF3M1-03 ...

Semester 1 Exam Review CURRENT.pdf
Page 1 of 10. Semester 1 Exam Review Name. Date ______. Solve each equation. 1) −2 = y. 2. + 4 2) b. 5. − 7 = 10 3) 15 = x + 21 4) 2x − 6 = 11. 5) −x + 5 = −17 6) 4(x − 12) = 16 7) 4x + 2 − 6x = 24 8) 7(x − 2) + 4 = 32. 9) y. 3. = 7.

PPKn - XI - Semester 1.pdf
Menteri Pendidikan dan Kebudayaan. Mohammad Nuh. Page 3 of 172. PPKn - XI - Semester 1.pdf. PPKn - XI - Semester 1.pdf. Open. Extract. Open with. Sign In.

Advanced Technician FireFighter Objectives - Illinois.gov
(Source: Added at 34 Ill. Reg. .... Demonstrate the ability to operate hand and power tools used ... Identify alternative actions related to various hazards while.

AP Chemistry Semester 1
AP Chemistry 2013 Outline. 1. Structure of Matter (Chapters 1,2,3,7,8 electron configuration packet) o Atoms and elements. ▫ Combinations of atoms and ...

American History semester 1 worksheets.pdf
American History semester 1 worksheets.pdf. American History semester 1 worksheets.pdf. Open. Extract. Open with. Sign In. Main menu. Displaying American ...

IB.com.LL.B. Supplementary Exam, Semester - 1, Summer ...
I-B.com.LL.B. Supplementary Exam, Semester - 1, Summer 2016-17.pdf. I-B.com.LL.B. Supplementary Exam, Semester - 1, Summer 2016-17.pdf. Open. Extract.

BS PPKn Semester 1.pdf
Page 3 of 172. BS PPKn Semester 1.pdf. BS PPKn Semester 1.pdf. Open. Extract. Open with. Sign In. Main menu. Displaying BS PPKn Semester 1.pdf.

Exam Schedule- Semester #1.pdf
Jun 22, 2016 - based test followed by. document verification. 1. Special Recruitment Drive (SRD) for PWDs. Allahabad. Degree from. recognized university. or its equivalent. Page 3 of 7. Whoops! There was a problem loading this page. Retrying... Exam

Semester 2 Homework 1
Brad. ( I'm / I'll ) going home. ( lt / It's ) looks dangerous! Len, don't worry. (I / I've ) been lots of times. ( You'll / You ) won't get hurt. And ( you'll / you ) love it!

KOMUNIKASI DATA SEMESTER 1 OK.pdf
Page 1. Whoops! There was a problem loading more pages. Retrying... KOMUNIKASI DATA SEMESTER 1 OK.pdf. KOMUNIKASI DATA SEMESTER 1 OK.pdf.

ALGEBRA 1 REVIEW FOR 2nd SEMESTER FINAL 1 ...
25b and 33) Given these 2 lines, tell whether they are parallel, perpendicular or ... Place the following numbers on the correct location on the number line.