4 voorbeelde van vrae oor die toepassing van Newton se wette op die reguit beweging van 'n hysbak of hysbak
1. 'n Persoon met 'n massa van 50 kg is in 'n hysbak. Versnelling as gevolg van swaartekrag = 10 m/s2Bepaal die grootte van die normaalkrag wat deur die hysbakvloer op die persoon uitgeoefen word indien:
(a) stil hysbak
(b) die hysbak beweeg teen 'n konstante spoed af
(c) die hysbak beweeg opwaarts met 'n versnelling van 5 m/s2
(d) die hysbak beweeg af met 'n versnelling van 5 m/s2
(e) vryval-hysbak
Bespreking
Is bekend :
Massa van persoon (m) = 50 kg
Versnelling as gevolg van swaartekrag (g) = 10 m/s2
Persoon se gewig (w) = mg = (50)(10) = 500 Newton
Jawab :
(a) stil hysbak
Die hysbak is in rus, daar is geen versnelling nie (a = 0)
Die krag wat opwaarts gerig is, is positief, die krag wat afwaarts gerig is, is negatief.
(b) die hysbak beweeg teen 'n konstante spoed af
Die hysbak beweeg teen 'n konstante spoed, daar is geen versnelling nie (a = 0)
Die krag wat opwaarts gerig is, is positief, die krag wat afwaarts gerig is, is negatief.
(c) die hysbak beweeg opwaarts met 'n versnelling van 5 m/s2
Die hysbak beweeg opwaarts met 'n versnelling (a) van 5 m/s.2
Die krag in dieselfde rigting as die beweging van die hysbak is positief, die krag in die teenoorgestelde rigting as die beweging van die hysbak is negatief.
N – w = ma
N = w + ma
N = 500 + (50)(5)
N = 500 + 250
N = 750 Newton
Die grootte van die normaalkrag (N) is gelyk aan die gewig (w), daarom voel die persoon se liggaam swaarder wanneer die hysbak opwaarts beweeg. Met ander woorde, wanneer die hysbak opwaarts beweeg, word die persoon se skynbare gewig groter. As die persoon op 'n skaal staan, sal die skaal wys dat die persoon se massa groter is wanneer die hysbak opwaarts beweeg.
(d) die hysbak beweeg af met 'n versnelling van 5 m/s2
Die hysbak beweeg af met 'n versnelling (a) van 5 m/s2
Die krag in dieselfde rigting as die beweging van die hysbak is positief, die krag in die teenoorgestelde rigting as die beweging van die hysbak is negatief.
w – N = ma
N = w – ma
N = 500 – (50)(5)
N = 500 – 250
N = 250 Newton
Soos die hysbak afbeweeg, voel die persoon se liggaam ligter. Met ander woorde, soos die hysbak afbeweeg, neem die persoon se skynbare gewig toe. As die persoon op 'n skaal sou staan, sou die skaal 'n laer massa toon soos die hysbak afbeweeg.
(e) vryval-hysbak
'n Vryval-hyser beteken dat die hyser afwaarts beweeg, waar die hyser se versnelling (a) = gravitasieversnelling (g). Byvoorbeeld, g = 10 m/s2 dan is a = 10 m/s2
Die krag in dieselfde rigting as die beweging van die hysbak is positief, die krag in die teenoorgestelde rigting as die beweging van die hysbak is negatief.
w – N = ma
N = w – ma
N = 500 – (50)(10)
N = 500 – 500
N = 0
Wanneer die hysbak vryval, is die persoon se skynbare gewig nul. Met ander woorde, die persoon sou hulself as gewigloos beskou. As die persoon op 'n skaal sou staan, sou die skaal aandui dat hul massa nul is terwyl die hysbak afwaarts beweeg. Hierdie toestand is soortgelyk aan om in 'n ruimte sonder swaartekrag te wees.
2. Bepaal die grootte van die spanningskrag op die hyskabel met 'n massa van 2000 kg, indien:
(a) stil hysbak
(b) die hysbak beweeg af met 'n versnelling van 5 m/s2
(c) die hysbak beweeg opwaarts met 'n versnelling van 5 m/s2
(d) vryval-hysbak
Aanvaar die versnelling as gevolg van swaartekrag (g) = 10 m/s2
Bespreking
Is bekend :
Hysmassa (m) = 2000 kg
Versnelling as gevolg van swaartekrag (g) = 10 m/s2
Hefgewig (w) = mg = (2000)(10) = 20 000 Newton
Jawab :
(a) stil hysbak
Die hysbak is in rus, daar is geen versnelling nie (a = 0)
Die krag wat opwaarts gerig is, is positief, die krag wat afwaarts gerig is, is negatief.
Wanneer die hysbak stilstaan, is die spanningskrag op die tou (T) = gewig van die hysbak (w) = 20 000 Newton
(b) die hysbak beweeg af met 'n versnelling van 5 m/s2
Die hysbak beweeg af met 'n versnelling (a) van 5 m/s2
Die krag in dieselfde rigting as die beweging van die hysbak is positief, die krag in die teenoorgestelde rigting as die beweging van die hysbak is negatief.
w – T = ma
T = w – ma
T = 20 000 – (2000)(5)
T = 20.000 – 10.000
T = 10.000 Newton
Wanneer die hysbak afbeweeg, word die spanningskrag op die tou (T) kleiner as wanneer die hysbak stilstaan.
(c) die hysbak beweeg opwaarts met 'n versnelling van 5 m/s2
Die hysbak beweeg opwaarts met 'n versnelling (a) van 5 m/s.2
Die krag in dieselfde rigting as die beweging van die hysbak is positief, die krag in die teenoorgestelde rigting as die beweging van die hysbak is negatief.
T – w = ma
T = w + ma
T = 20.000 + (2000)(5)
T = 20.000 + 10.000
T = 30.000 Newton
Wanneer die hysbak opwaarts beweeg, word die spanningskrag op die tou (T) groter as wanneer die hysbak stilstaan.
(d) vryval-hysbak
'n Vryval-hyser beteken dat die hyser afwaarts beweeg, waar die hyser se versnelling (a) = gravitasieversnelling (g). Byvoorbeeld, g = 10 m/s2 dan is a = 10 m/s2
Die krag in dieselfde rigting as die beweging van die hysbak is positief, die krag in die teenoorgestelde rigting as die beweging van die hysbak is negatief.
w – T = ma
T = w – ma
T = 20 000 – (2000)(10)
T = 20.000 – 20.000
T = 0
Wanneer 'n hysbak vryval, word die spanning in die tou (T) nul. Omdat die spanning in die tou gelyk is aan die gewig van die hysbak, lyk die gewig van die hysbak ook nul wanneer die spanning in die tou nul is. Hierdie situasie is soortgelyk aan wanneer 'n voorwerp in 'n gravitasievakuum of ruimte is waar daar geen gravitasiekrag is nie.
[Engels: Toepassing van Newton se bewegingswet in 'n hysbak]
3. 'n Persoon met 'n massa van 60 kg is in 'n hysbak wat afwaarts beweeg met 'n versnelling van 3 m/s.-2As die swaartekragversnelling op Aarde 10 m/s is-2, dan is die grootte van die normaalkrag wat deur die hysbakvloer op die persoon uitgeoefen word….
A. 180 N.
B. 200 N
C. 340 N
D. 420 N.
O. 600 N
Bespreking
Dit is bekend dat:
Massa (m) = 60 kg
Versnelling van persoon en hysbak (a) = 3 m/s2
Versnelling as gevolg van swaartekrag (g) = 10 m/s2
Swaartekrag (w) = mg = (60)(10) = 600 Newton
Gevra: normaalkrag (N)
Antwoord:
Daar is twee kragte wat op 'n persoon in 'n hysbak inwerk, naamlik swaartekrag (w) en die normaalkrag wat deur die hysbakvloer op die persoon uitgeoefen word (N). Daar is drie vektorhoeveelhede, naamlik swaartekrag, normaalkrag en hysbakversnelling, waar swaartekrag afwaarts gerig is, normaalkrag opwaarts gerig is en hysbakversnelling afwaarts gerig is. Die afwaarts gerigte vektorhoeveelheid word gekies om 'n positiewe teken te hê en die opwaarts gerigte vektorhoeveelheid word gekies om 'n negatiewe teken te hê.
∑F = ma
w – N = (60)(3)
600 – N = 180
N = 600 – 180
N = 420 Newton
Die korrekte antwoord is D.
4. Reza, met 'n massa van 40 kg, is in 'n hysbak wat opwaarts beweeg. As die krag van die hysbakvloer op Reza se voete 520 N is en die versnelling as gevolg van swaartekrag 10 m/s is-2, dan is die versnelling van die hysbak….
A. 1,0 ms-2
B. 1,5 ms-2
C. 2,0 ms-2
D. 2,5 ms-2
O. 3,0 ms-2
Bespreking
Dit is bekend dat:
Massa (m) = 40 kg
Normale krag (N) = 520 N
Versnelling as gevolg van swaartekrag (g) = 10 m/s2
Swaartekrag (w) = mg = (40)(10) = 400 N
Gevra: Versnelling van die hysbak
Antwoord:
∑F = ma
400 – 520 = (40)(a)
-120 = (40)(a)
'n = -120/40
a = -3 m/s2
Die versnelling van die hysbak is 3 m/s2Die negatiewe teken beteken die hysbak beweeg op.
Die korrekte antwoord is E.
Vraagbron:
Nasionale Eksamen Fisika Vrae vir Senior Hoërskool/Beroeps Hoërskool
