مسائل محلولة في قوانين نيوتن للحركة - القوة العمودية
1. جسم مستقر على طاولة، كما هو موضح في الشكل أدناه. كتلة الجسم 1 كجم. تسارع الجاذبية الأرضية 9.8 م/ث² . احسب قوة رد الفعل العمودية التي تؤثر بها الطاولة على الجسم.
معروف :
الكتلة (م) = 1 كجم
تسارع الجاذبية الأرضية (g) = 9.8 م/ ث²
الوزن (w) = mg = (1 كجم)(9.8 م/ث² ) = 9.8 كجم م/ ث² = 9.8 نيوتن
المطلوب: القوة العمودية (نيوتن)
الحل:
الجسم ساكن على الطاولة، لذا فإن محصلة القوى المؤثرة عليه تساوي صفرًا (قانون نيوتن الأول أو الثاني). يؤثر وزن الجسم عموديًا إلى أسفل، باتجاه مركز الأرض. لا بد من وجود قوة أخرى تؤثر على الجسم لموازنة قوة الجاذبية . الجسم ساكن على الطاولة، لذا فإن الطاولة تُؤثر بقوة إلى أعلى. تُسمى القوة التي تُؤثر بها الطاولة غالبًا بالقوة العمودية (N). العمودية تعني التعامد.
اختر الاتجاه الصاعد ليكون الاتجاه الموجب لمحور الصادات. القوة المحصلة المؤثرة على الجسم هي:
∑ Fy = 0
N – w = 0
N = w
N = mg
N = 9.8 نيوتن
القوة العمودية المؤثرة على الجسم، والتي تمارسها الطاولة، هي 9.8 نيوتن لأعلى.
[irp]
2. جسمان مستقران على طاولة. كتلة الجسم الأول (m1 ) = 1 كجم، وكتلة الجسم الثاني (m2 ) = 2 كجم، وتسارع الجاذبية الأرضية (g) = 9.8 م/ث² . حدد مقدار واتجاه القوة العمودية التي يؤثر بها الجسم m2 على الجسم m1 ، والقوة العمودية التي تؤثر بها الطاولة على الجسم m2.
الحلول
معروف :
كتلة الجسم 1 (م 1 ) = 1 كجم
كتلة الجسم 2 (م 2 ) = 2 كجم
تسارع الجاذبية الأرضية (g) = 9.8 م/ ث²
وزن الجسم 1 (w 1 ) = m 1 g = (1)(9.8 m/s 2 ) = 9.8 kg m/s 2 = 9.8 نيوتن
وزن الجسم 2 (w 2 ) = m 2 g = (2)(9.8 m/s 2 ) = 19.6 kg m/s 2 = 19.6 نيوتن
مطلوب: رقم 1 ورقم 2
الحل:
(أ) القوة العمودية التي يؤثر بها الجسم m 2 على الجسم m 1 (N 1 )
N1 = w1 = 9.8 نيوتن
اتجاه N 1 هو للأعلى.
(ب) القوة العمودية التي يؤثر بها الجدول على m 2 (N 2 )
N 2 = w 1 + w 2 = 9.8 نيوتن + 19.6 نيوتن = 29.4 نيوتن
اتجاه N 2 هو للأعلى.
[irp]
3. جسم مستقر على طاولة. كتلة الجسم 2 كجم، وتسارع الجاذبية الأرضية 9.8 م/ث² . مقدار القوة F يساوي 10 نيوتن. أوجد مقدار واتجاه قوة رد الفعل العمودية التي تؤثر بها الطاولة على الجسم.
الحلول
معروف :
كتلة الجسم (م) = 2 كجم
تسارع الجاذبية الأرضية (g) = 9.8 م/ ث²
الوزن (w) = mg = (2 كجم)(9.8 م/ث² ) = 19.6 كجم م/ ث² = 19.6 نيوتن
القوة F (F) = 10 نيوتن
المطلوب : مقدار واتجاه القوة العمودية (نيوتن)
الحل:
اتجاه القوة العمودية يكون للأعلى.
مقدار القوة العمودية:
∑ F = 0
N – F – w = 0
N = F + w
ن = 10 نيوتن + 20 نيوتن
N = 30 نيوتن
[irp]
4. جسم مستقر على طاولة. كتلة الجسم 1 كجم، وتسارع الجاذبية الأرضية 9,8 م/ث² ، والقوة F1 تساوي 10 نيوتن، والقوة F2 تساوي 20 نيوتن. حدد مقدار واتجاه قوة رد الفعل العمودية التي تؤثر بها الطاولة على الجسم. g = 9.8 م/ ث²
الحلول
معروف :
الكتلة (م) = 1 كجم
تسارع الجاذبية الأرضية (g) = 9.8 م/ ث²
الوزن (w) = mg = (1 كجم)(9.8 م/ث² ) = 9.8 كجم م/ ث² = 9.8 نيوتن
F 1 = 10 نيوتن
F 2 = 20 نيوتن
المطلوب: مقدار واتجاه القوة العمودية (نيوتن)
الحل:
اتجاه القوة العمودية يكون للأعلى.
مقدار القوة العمودية:
∑ F = 0
N – F 2 – w + F 1 = 0
N = F 2 + w – F 1
ن = 20 نيوتن + 9.8 نيوتن – 10 نيوتن
N = 19.8 نيوتن
[irp]
5. كتلة الجسم (m) = 2 كجم، تسارع الجاذبية (g) = 9.8 م/ث² ، الزاوية = 30 درجة . أوجد مقدار واتجاه القوة العمودية المؤثرة على الجسم.
الحل:
w هو الوزن، w x هو المكون الأفقي للوزن، w y هو المكون الرأسي للوزن، N هي القوة العمودية.
معروف :
الكتلة (م) = 2 كجم
تسارع الجاذبية (g) = 9.8 م/ ث²
الوزن (w) = mg = (2 كجم)(9.8 م/ث² ) = 19.6 كجم م/ ث² = 19.6 نيوتن
w x = w sin 60 o = (19.6 نيوتن)(0.5) √ 3 = 9.8 √ 3 نيوتن
w y = w cos 60 = (19.6 نيوتن)(0.5) = 9.8 نيوتن
المطلوب: القوة العمودية (نيوتن)
الحل:
∑ F = 0
N – w y = 0
N = w y
N = 9.8 نيوتن
[irp]
[wpdm_package id = '467 ′]
- الكتلة والوزن
- قوى طبيعية
- قانون نيوتن الثاني للحركة
- قوة الإحتكاك
- الحركة على سطح أفقي بدون قوة احتكاك
- حركة جسمين بنفس التسارع على سطح أفقي خشن مع وجود قوة احتكاك
- الحركة على المستوى المائل بدون قوة احتكاك
- الحركة على المستوى المائل الخشن مع قوة الاحتكاك
- الحركة في المصعد
- ترتبط حركة الأجسام بواسطة الحبال والبكرات
- جسمان لهما نفس مقدار التسارع
- تقريب منحنى مسطح – ديناميكيات الحركة الدائرية
- الانعطاف حول منحنى مائل – ديناميكيات الحركة الدائرية
- حركة منتظمة في دائرة أفقية
- القوة المركزية في الحركة الدائرية المنتظمة
