የኒውተንን ህጎች ለማንሳት ወይም ለአሳንሰር ቀጥተኛ እንቅስቃሴ የመተግበር ምሳሌ

የኒውተንን ህጎች በሊፍት ወይም በአሳንሰር ቀጥተኛ እንቅስቃሴ ላይ እንዴት ተግባራዊ ማድረግ እንደሚቻል የሚያሳዩ 4 ጥያቄዎች ምሳሌዎች

1. 50 ኪ.ግ ክብደት ያለው ሰው በአሳንሰር ውስጥ ነው። በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠረው ፍጥነት = 10 ሜ/ሰ². የሊፍተሩ ወለል በሰውየው ላይ የሚጫነውን መደበኛ ኃይል መጠን ይወስኑ፡
(ሀ) ጸጥ ያለ ሊፍት
(ለ) ሊፍቱ በቋሚ ፍጥነት ወደ ታች ይንቀሳቀሳል
(ሐ) ሊፍቱ በ5 ሜትር/ሰ ፍጥነት ወደ ላይ ይንቀሳቀሳል²
(መ) ሊፍቱ በ5 ሜትር/ሰ ፍጥነት ወደ ታች ይንቀሳቀሳል²
(ሠ) ነፃ የመውደቂያ ሊፍት
ውይይት
የሚታወቅ ነው :
የሰው ክብደት (ሜ) = 50 ኪ.ግ.
በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠር ፍጥነት (ግ) = 10 ሜ/ሰ²
የሰው ክብደት (w) = mg = (50)(10) = 500 ኒውተን
ጃዋር :
(ሀ) ጸጥ ያለ ሊፍት
ሊፍቱ እረፍት ላይ ነው፣ ፍጥነት መጨመር የለም (a = 0) 
ወደ ላይ የሚመራው ኃይል አዎንታዊ ነው፣ ወደ ታች የሚመራው ኃይል አሉታዊ ነው።
(ለ) ሊፍቱ በቋሚ ፍጥነት ወደ ታች ይንቀሳቀሳል
ሊፍቱ በቋሚ ፍጥነት ይንቀሳቀሳል፣ ምንም ፍጥነት መጨመር የለም (a = 0)
ወደ ላይ የሚመራው ኃይል አዎንታዊ ነው፣ ወደ ታች የሚመራው ኃይል አሉታዊ ነው።
(ሐ) ሊፍቱ በ5 ሜትር/ሰ ፍጥነት ወደ ላይ ይንቀሳቀሳል²
ሊፍቱ በ5 ሜ/ሰ ፍጥነት (a) ወደ ላይ ይንቀሳቀሳል²
ከአንሳፉ እንቅስቃሴ ጋር በተመሳሳይ አቅጣጫ ያለው ኃይል አዎንታዊ ነው፣ ከአንሳፉ እንቅስቃሴ በተቃራኒ አቅጣጫ ያለው ኃይል አሉታዊ ነው።
N – w = ma
N = w + ma
N = 500 + (50)(5)
N = 500 + 250
N = 750 ኒውተን
የመደበኛው ኃይል (N) መጠን ከክብደቱ (w) ጋር እኩል ነው፣ ስለዚህ ሊፍቱ ወደ ላይ ሲወጣ የሰውየው አካል ከባድ ሆኖ ይሰማዋል። በሌላ አነጋገር፣ ሊፍቱ ወደ ላይ ሲወጣ የሰውየው ክብደት ይጨምራል። ሰውየው በሚዛን ላይ ከቆመ፣ ሊፍቱ ወደ ላይ ሲወጣ፣ ሚዛኑ የሰውየው ክብደት ከፍ ያለ መሆኑን ያሳያል።
(መ) ሊፍቱ በ5 ሜትር/ሰ ፍጥነት ወደ ታች ይንቀሳቀሳል²
ሊፍቱ በ5 ሜ/ሰ ፍጥነት (a) ወደ ታች ይንቀሳቀሳል²
ከአንሳፉ እንቅስቃሴ ጋር በተመሳሳይ አቅጣጫ ያለው ኃይል አዎንታዊ ነው፣ ከአንሳፉ እንቅስቃሴ በተቃራኒ አቅጣጫ ያለው ኃይል አሉታዊ ነው።
w – N = ma
N = w – ma
N = 500 – (50)(5)
N = 500 – 250
N = 250 ኒውተን
ሊፍቱ ወደ ታች ሲወርድ የሰውየው ሰውነት ቀለል ያለ ስሜት ይሰማዋል። በሌላ አነጋገር፣ ሊፍቱ ወደ ታች ሲወርድ የሰውየው ክብደት ይጨምራል። ሰውየው በሚዛን ላይ ቢቆም፣ ሊፍቱ ወደ ታች ሲወርድ፣ ሚዛኑ ዝቅተኛ ክብደት ያሳያል።
(ሠ) ነፃ የመውደቂያ ሊፍት
ፍሪ-ፎልድ ሊፍት ማለት ሊፍቱ ወደ ታች የሚንቀሳቀስ ሲሆን የአሳንሰሩ ፍጥነት (a) = የስበት ፍጥነት ፍጥነት (g) ማለት ነው። ለምሳሌ፣ g = 10 ሜ/ሰ² ከዚያ a = 10 ሜ/ሰ²
ከአንሳፉ እንቅስቃሴ ጋር በተመሳሳይ አቅጣጫ ያለው ኃይል አዎንታዊ ነው፣ ከአንሳፉ እንቅስቃሴ በተቃራኒ አቅጣጫ ያለው ኃይል አሉታዊ ነው።
w – N = ma
N = w – ma
N = 500 – (50)(10)
N = 500 – 500
N = 0
ሊፍቱ በነፃ ውድቀት ላይ ሲሆን የሰውየው ክብደት ዜሮ ነው። በሌላ አነጋገር ሰውየው ክብደት እንደሌለው አድርጎ ይቆጥረዋል። ሰውየው ሚዛን ላይ ቢቆም ኖሮ ሊፍቱ ወደ ታች ሲንቀሳቀስ፣ ሚዛኑ ክብደታቸው ዜሮ መሆኑን ያሳያል። ይህ ሁኔታ የስበት ኃይል በሌለበት ቦታ ውስጥ ከመሆን ጋር ተመሳሳይ ነው።

2. በሊፍት ድጋፍ ገመድ ላይ የውጥረት ኃይል መጠን በ2000 ኪ.ግ ክብደት ይወስኑ፣ ከሆነ፡
(ሀ) ጸጥ ያለ ሊፍት
(ለ) ሊፍቱ በ5 ሜትር/ሰ ፍጥነት ወደ ታች ይንቀሳቀሳል²
(ሐ) ሊፍቱ በ5 ሜትር/ሰ ፍጥነት ወደ ላይ ይንቀሳቀሳል²
(መ) ነፃ የመውደቂያ ሊፍት
በስበት ኃይል (ግ) = 10 ሜ/ሰ የሚፈጠረውን ፍጥነት አስቡት²
ውይይት
የሚታወቅ ነው :
የማንሳት ክብደት (ሜ) = 2000 ኪ.ግ.
በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠር ፍጥነት (ግ) = 10 ሜ/ሰ²
የማንሳት ክብደት (w) = mg = (2000)(10) = 20.000 ኒውተን
ጃዋር :
(ሀ) ጸጥ ያለ ሊፍት
ሊፍቱ እረፍት ላይ ነው፣ ፍጥነት መጨመር የለም (a = 0) 
ወደ ላይ የሚመራው ኃይል አዎንታዊ ነው፣ ወደ ታች የሚመራው ኃይል አሉታዊ ነው።
ማንሻው ጸጥ ባለበት ጊዜ፣ በገመዱ ላይ ያለው የውጥረት ኃይል (T) = የማንሻው ክብደት (w) = 20.000 ኒውተን
(ለ) ሊፍቱ በ5 ሜትር/ሰ ፍጥነት ወደ ታች ይንቀሳቀሳል²
ሊፍቱ በ5 ሜ/ሰ ፍጥነት (a) ወደ ታች ይንቀሳቀሳል²
ከአንሳፉ እንቅስቃሴ ጋር በተመሳሳይ አቅጣጫ ያለው ኃይል አዎንታዊ ነው፣ ከአንሳፉ እንቅስቃሴ በተቃራኒ አቅጣጫ ያለው ኃይል አሉታዊ ነው።
ወ – ቲ = ማ
ቲ = ወ – ማ
ቲ = 20.000 – (2000)(5)
ቲ = 20.000 – 10.000
ቲ = 10.000 ኒውተን
ሊፍቱ ወደ ታች ሲንቀሳቀስ፣ በገመዱ ላይ ያለው የውጥረት ኃይል (T) ሊፍቱ ከቆመበት ጊዜ ያነሰ ይሆናል።
(ሐ) ሊፍቱ በ5 ሜትር/ሰ ፍጥነት ወደ ላይ ይንቀሳቀሳል²
ሊፍቱ በ5 ሜ/ሰ ፍጥነት (a) ወደ ላይ ይንቀሳቀሳል²
ከአንሳፉ እንቅስቃሴ ጋር በተመሳሳይ አቅጣጫ ያለው ኃይል አዎንታዊ ነው፣ ከአንሳፉ እንቅስቃሴ በተቃራኒ አቅጣጫ ያለው ኃይል አሉታዊ ነው።
ቲ – w = ma
ቲ = w + ma
ቲ = 20.000 + (2000)(5)
ቲ = 20.000 + 10.000
ቲ = 30.000 ኒውተን
ሊፍቱ ወደ ላይ ሲንቀሳቀስ፣ በገመዱ ላይ ያለው የውጥረት ኃይል (T) ሊፍቱ ቋሚ በሚሆንበት ጊዜ ከሚሆነው በላይ ይሆናል።

(መ) ነፃ የመውደቂያ ሊፍት
ፍሪ-ፎልድ ሊፍት ማለት ሊፍቱ ወደ ታች የሚንቀሳቀስ ሲሆን የአሳንሰሩ ፍጥነት (a) = የስበት ፍጥነት ፍጥነት (g) ማለት ነው። ለምሳሌ፣ g = 10 ሜ/ሰ² ከዚያ a = 10 ሜ/ሰ²
ከአንሳፉ እንቅስቃሴ ጋር በተመሳሳይ አቅጣጫ ያለው ኃይል አዎንታዊ ነው፣ ከአንሳፉ እንቅስቃሴ በተቃራኒ አቅጣጫ ያለው ኃይል አሉታዊ ነው።
ወ – ቲ = ማ
ቲ = ወ – ማ
ቲ = 20.000 – (2000)(10)
ቲ = 20.000 – 20.000
ቲ = 0
አንድ ሊፍት በነፃ ውድቀት ላይ ሲሆን፣ በገመዱ ውስጥ ያለው ውጥረት (T) ዜሮ ይሆናል። በገመዱ ውስጥ ያለው ውጥረት ከአሳንሰሩ ክብደት ጋር እኩል ስለሆነ፣ በገመዱ ውስጥ ያለው ውጥረት ዜሮ ሲሆን፣ የአሳንሰሩ ክብደትም ዜሮ ይመስላል። ይህ ሁኔታ አንድ ነገር በስበት ኃይል ወይም በስበት ኃይል በማይኖርበት ቦታ ውስጥ ከሆነ ጋር ተመሳሳይ ነው።

[እንግሊዝኛ ፥ የኒውተን የእንቅስቃሴ ህግ በአሳንሰር ውስጥ መተግበር]

3. 60 ኪ.ግ ክብደት ያለው ሰው በ3 ሜ/ሰ ፍጥነት ወደ ታች በሚንቀሳቀስ ሊፍት ውስጥ ነው።^-2በምድር ላይ የስበት ፍጥነት መጨመር 10 ሜ/ሰ ከሆነ^-2ከዚያም በአሳንሰሩ ወለል ላይ የሚፈጠረው መደበኛ ኃይል መጠን…

ኤ. 180 ኤን
ቢ. 200 N
ሲ. 340 N
መ. 420 N
ኢ. 600 ኤን

ውይይት
እንደሚታወቀው፡-
ክብደት (ሜ) = 60 ኪ.ግ.
የሰው እና የአሳንሰር ፍጥነት (a) = 3 ሜ/ሰ²
በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠር ፍጥነት (ግ) = 10 ሜ/ሰ²

የስበት ኃይል (w) = mg = (60)(10) = 600 ኒውተን
ተጠይቋል፡ መደበኛ ኃይል (N)
መልስ፡

በአሳንሰር ውስጥ በአንድ ሰው ላይ የሚንቀሳቀሱ ሁለት ኃይሎች አሉ፤ እነሱም የስበት ኃይል (w) እና በአሳንሰር ወለል ላይ በሰውየው (N) ላይ የሚወጣው መደበኛ ኃይል ናቸው። ሶስት የቬክተር መጠኖች አሉ፤ እነሱም የስበት ኃይል፣ መደበኛ ኃይል እና የአሳንሰር ፍጥነት መጨመር ናቸው፤ የስበት ኃይል ወደ ታች የሚመራበት፣ መደበኛ ኃይል ወደ ላይ የሚመራበት እና የአሳንሰር ፍጥነት መጨመር ወደ ታች የሚመራበት። ወደ ታች የሚመራው የቬክተር መጠን አወንታዊ ምልክት እንዲኖረው የተመረጠ ሲሆን ወደ ላይ የሚመራው የቬክተር መጠን ደግሞ አሉታዊ ምልክት እንዲኖረው የተመረጠ ነው።

∑F = ma
ወ – N = (60)(3)
600 – N = 180
N = 600 – 180
N = 420 ኒውተን
ትክክለኛው መልስ ዲ ነው።

4. ሬዛ፣ 40 ኪ.ግ ክብደት ያለው፣ ወደ ላይ በሚንቀሳቀስ ሊፍት ውስጥ ነው። የሬዛ እግር ላይ ያለው የሊፍት ወለል ኃይል 520 N ከሆነ እና በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠረው ፍጥነት 10 ሜ/ሰ ከሆነ^-2ከዚያም የአሳንሰሩ ፍጥነት መጨመር…

ሀ. 1,0 ሚ.ሰ.^-2
ቢ. 1,5 ሚሴ^-2
ሲ. 2,0 ሚሴ^-2
ዲ. 2,5 ሚሴ^-2
ኢ. 3,0 ሚሴ^-2

ውይይት
እንደሚታወቀው፡-
ክብደት (ሜ) = 40 ኪ.ግ.
መደበኛ ኃይል (N) = 520 N
በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠር ፍጥነት (ግ) = 10 ሜ/ሰ²

የስበት ኃይል (w) = mg = (40)(10) = 400 N
የተጠየቀው፦ የአሳንሰሩን ፍጥነት ማፋጠን
መልስ፡
∑F = ma
400 – 520 = (40)(ሀ)
-120 = (40)(ሀ)
a = -120/40
a = -3 ሜ/ሰ²
የአሳንሰሩ ፍጥነት 3 ሜ/ሰ²አሉታዊ ምልክቱ ሊፍቱ ወደ ላይ እየተንቀሳቀሰ መሆኑን ያመለክታል።
ትክክለኛው መልስ ኢ ነው።

የጥያቄ ምንጭ፡

ለከፍተኛ ሁለተኛ ደረጃ ትምህርት ቤት/ለሙያ ሁለተኛ ደረጃ ትምህርት ቤት የብሔራዊ የፊዚክስ ፈተና ጥያቄዎች