NCHS 2024 Prelim Ans (P1/P2)

1 N A N C H I A U H I G H S C H O O L S e c 4 E x p r e s s P h y s i c s S o l u t i o n 2 0 2 4 P r e l i m i n a r y E x a m i n a t i o n P a p e r 1 ( 4 0 m a r k s ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 C B A D B C C B C D 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 D B A D D B D D A C 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 D B D C C D C C C B 3 1 3 2 3 3 3 4 3 5 3 6 3 7 3 8 3 9 4 0 C D C C B A A C C B P a p e r 2 S e c t i o n A ( 7 0 m a r k s ) Q u e s t i o n A n s w e r R e m a r k s 1 a 8 . 0 N 6 . 0 N 1 0 N A p p r o p r i a t e s c a l e g i v e n [ 1 ] W ( o r 6 . 0 N ) a n d T ( o r 8 . 0 N ) l a b e l l e d o n p e r p e n d i c u l a r f o r c e s , r e s u l t a n t f o r c e = ( 1 0 ± 1 . 0 ) N w i t h c o r r e c t a r r o w d i r e c t i o n s a n d S c a l e d i a g r a m i n c o r r e c t o r i e n t a t i o n . [ 1 ] D i r e c t i o n = 3 5 ° t o 4 0 ° f r o m T / Y / h o r i z o n t a l o r 5 0 ° t o 5 5 ° f r o m W / v e r t i c a l a n d c o r r e c t r e s u l t a n t . [ 1 ] n o m a r k f o r w r o n g c o n c e p t , f o r e x a m p l e M i n u s 1 m e a c h f o r n o a r r o w s , w r o n g a r r o w d i r e c t i o n s o r n o d o u b l e a r r o w s o n r e s u l t a n t f o r c e b 1 0 . 0 N o r e . c . f . f r o m ( a ) [ 1 ] T W

2 2 a i P a n d F a r e n o t a n a c t i o n - r e a c t i o n p a i r o f f o r c e s . [ 1 ] T h e m a g n i t u d e o f P a n d F a r e n o t e q u a l O R P a n d F a r e a c t i n g o n t h e s a m e b o d y O R P a n d F a r e n o t t h e s a m e t y p e o f f o r c e O R P a n d F a r e n o t f r o m t h e s a m e p o i n t . [ 1 ] R e j e c t : P a n d F a r e n o t t h e s a m e . B O D f o r “ n o r m a l ” r e a c t i o n / c o n t a c t f o r c e f r o m b o x t o m a n 2 m a r k i n g p o i n t s ; M a x 1 m a i i F o r c e b y b o x a c t i n g o n t h e m a n . [ 1 ] R e j e c t : n o r m a l r e a c t i o n f o r c e ; r e a c t i o n f o r c e ; w e i g h t . b F n e t = m a 1 5 0 – 7 5 = 2 0 x a [ 1 ] a = 7 5 / 2 0 = 3 . 8 m s - 2 ( 2 s . f . ) [ 1 ] 3 a S e c t i o n s 1 c o r r e c t = 1 m S e c t i o n s 2 c o r r e c t = 1 m S e c t i o n 3 c o r r e c t = 1 m ( m u s t h a v e c o r r e c t s h a p e o f d e c r e a s i n g d e c e l e r a t i o n ) b 𝑎 = 𝑣 − 𝑢 𝑡 = 3 . 7 − 0 3 . 0 = 1 . 2 m s - 2 ( 2 s . f . ) [ 1 ] A l l o w e . c . f f r o m ( a ) c D i s t a n c e = a r e a u n d e r g r a p h = ½ ( 3 . 0 x 3 . 7 ) [ 1 ] = 5 . 6 m ( 2 s . f . ) [ 1 ] A l l o w e . c . f f r o m ( a ) d T i m e i n t e r v a l = 3 . 0 s t o 5 . 0 s . [ 1 ] W h e n t h e f o r c e s a r e b a l a n c e d , a c c o r d i n g t o n e w t o n ’ s s e c o n d l a w , r e s u l t a n t f o r c e i s z e r o , t h e c l i m b e r w i l l m o v e w i t h z e r o a c c e l e r a t i o n / c o n s t a n t v e l o c i t y , [ 1 ] w h i c h i s t i m e b e t w e e n 3 . 0 s t o 5 . 0 s . 4 a S u m o f C l o c k w i s e m o m e n t = [ ( W x 0 . 4 5 ) + ( 1 9 X 1 . 3 ) + ( W x 1 . 8 5 ) ] N m S u m o f A n