1. شخصٌ في مصعد يتحرك لأعلى بسرعة ثابتة . وزن الشخص 800 نيوتن. انقطع حبل المصعد فجأةً، فسقط المصعد. احسب قوة رد الفعل العمودية التي يؤثر بها أرضية المصعد على الشخص قبل انقطاع الحبل وبعده مباشرةً.
أ. 800 نيوتن و 0
ب. 800 نيوتن و800 نيوتن
ج. 1600 نيوتن و 0
د. 1600 نيوتن و800 نيوتن
معروف :
الوزن (w) = 800 نيوتن
المطلوب: القوة العمودية (نيوتن)
الحل:
قبل أن ينقطع حبل المصعد
عندما يقف الشخص على أرضية المصعد، يؤثر وزنه عليه باتجاه الأسفل. وبما أنه في حالة سكون، فلا بد من وجود قوة عمودية تؤثر عليه، ويكون اتجاهها للأعلى، ومقدارها مساوياً لمقدار وزنه.
لأن الشخص يكون في حالة سكون داخل المصعد، والمصعد يتحرك بسرعة ثابتة (لا يوجد تسارعوبالتالي، لا توجد قوة صافية للتأثير على الشخص.
∑F = 0
N – w = 0
N = w
N = 800 نيوتن
بعد انقطاع حبل المصعد
بعد انقطاع حبل المصعد، يسقط المصعد والشخص معًا سقوطًا حرًا ، حيث يكون مقدار واتجاه تسارعهما مماثلًا لتسارع الجاذبية الأرضية. ولا توجد قوة عمودية تؤثر على الشخص.
الإجابة الصحيحة هي.
2. يتحرك جسم كتلته 20 غرامًا بسرعة ثابتة على أرضية أفقية خشنة، إذا أثرت عليه قوة خارجية مقدارها 2 نيوتن. احسب مقدار قوة الاحتكاك التي يتعرض لها الجسم.
أ. 0.3 نيوتن
ب. 1.4 نيوتن
ج. 2.0 نيوتن
د. 3.6 نيوتن
معروف :
الكتلة (م) = 20 غرامًا
القوة (F) = 2 نيوتن
المطلوب: مقدار قوة الاحتكاك التي يتعرض لها الجسم.
الحل:
استنادًا إلى قانون نيوتن الأول للحركة، إذا تحرك جسم بسرعة ثابتة، فإنه لا يمتلك تسارعًا. يتحرك الجسم بسرعة ثابتة، ولا يوجد تسارع إذا:
– مقدار قوة الاحتكاك (F fric ) هو نفسه مقدار القوة الخارجية (F).
– قوة الاحتكاك (F fric ) لها اتجاه معاكس للقوة الخارجية (F)
تطبيق قانون نيوتن الأول للحركة:
∑ F = 0
F – F fric = 0
F = F fric
قوة الاحتكاك = 2 نيوتن
الاجابة الصحيحة هي رقم ج.
3. سطح مائل أملس طوله 0.6 متر وارتفاعه 0.4 متر. يتحرك جسم وزنه 1350 نيوتن لأعلى على هذا السطح المائل. احسب مقدار القوة اللازمة لتحريك هذا الجسم.
أ. 100 نيوتن
ب. 300 نيوتن
ج. 600 نيوتن
د. 900 نيوتن
معروف :
وزن الكتلة (w) = 1350 نيوتن
الوتر = 0.6 متر
opp = 0.4 م
المطلوب: الحد الأدنى من القوة
الحل:
الوتر = الجذع = 0.6 متر
المقابل = bc = 0.4 متر
Sin θ = bc / ac = 0.4 / 0.6 = 4/6 = 2/3
استنادًا إلى قانون نيوتن الأول للحركة، يبدأ الجسم في التحرك لأعلى ثم تكون القوة الخارجية (F) على الأقل مساوية للمكون الأفقي للوزن (w x ).
∑ F = 0
F – w x = 0
F = w x
إذا كانت F = w x ، فإن الجسم يبدأ في التحرك لأعلى بسرعة ثابتة.
w x = w sin θ = (1350)(2/3) = (2)(450) = 900 نيوتن
والجواب الصحيح هو د.
4. تؤثر ثلاث قوى، F1 = 22 نيوتن، و F2 = 18 نيوتن، وF3 = 40 نيوتن، على كتلة. أي شكل يصف قانون نيوتن الأول؟
الحل:
قانون نيوتن الأول: القوة المحصلة (ΣF) = 0.
أ. ق 1 + ق 2 – ق 3 = 22 نيوتن + 18 نيوتن – 40 نيوتن = 40 نيوتن – 40 نيوتن = 0
ب. ق 2 + ق 3 – ق 1 = 18 نيوتن + 40 نيوتن – 22 نيوتن = 58 نيوتن – 22 نيوتن = 36 نيوتن (إلى اليمين)
ج. ق 2 + ق 3 – ق 1 = 18 نيوتن + 40 نيوتن – 22 نيوتن = 58 نيوتن – 22 نيوتن = 36 نيوتن (إلى اليمين)
د. ق 1 + ق 3 – ق 2 = 22 نيوتن + 40 نيوتن – 18 نيوتن = 62 نيوتن – 18 نيوتن = 44 نيوتن (إلى اليسار)
