4 primjera pitanja o primjeni Newtonovih zakona na pravolinijsko kretanje lifta ili dizala
1. Osoba mase 50 kg nalazi se u liftu. Ubrzanje usljed gravitacije = 10 m/s2Odredite veličinu normalne sile kojom pod lifta djeluje na osobu ako je:
(a) tihi lift
(b) lift se kreće prema dolje konstantnom brzinom
(c) lift se kreće prema gore ubrzanjem od 5 m/s2
(d) lift se kreće prema dolje ubrzanjem od 5 m/s2
(e) lift za slobodni pad
Diskusija
Poznato je :
Masa osobe (m) = 50 kg
Ubrzanje usljed gravitacije (g) = 10 m/s2
Težina osobe (w) = mg = (50)(10) = 500 Njutna
Jawab :
(a) tihi lift
Lift miruje, nema ubrzanja (a = 0)
Sila koja je usmjerena prema gore je pozitivna, sila koja je usmjerena prema dolje je negativna.
(b) lift se kreće prema dolje konstantnom brzinom
Lift se kreće konstantnom brzinom, nema ubrzanja (a = 0)
Sila koja je usmjerena prema gore je pozitivna, sila koja je usmjerena prema dolje je negativna.
(c) lift se kreće prema gore ubrzanjem od 5 m/s2
Lift se kreće prema gore ubrzanjem (a) od 5 m/s2
Sila u istom smjeru kao i kretanje lifta je pozitivna, sila u suprotnom smjeru od kretanja lifta je negativna.
N – w = m
N = w + mA
N = 500 + (50)(5)
N = 500 + 250
N = 750 Njutna
Veličina normalne sile (N) jednaka je težini (w), stoga, kada se lift kreće prema gore, tijelo osobe se osjeća teže. Drugim riječima, kada se lift kreće prema gore, prividna težina osobe postaje veća. Ako osoba stoji na vagi, kada se lift kreće prema gore, vaga će pokazati da je masa osobe veća.
(d) lift se kreće prema dolje ubrzanjem od 5 m/s2
Lift se kreće prema dolje ubrzanjem (a) od 5 m/s2
Sila u istom smjeru kao i kretanje lifta je pozitivna, sila u suprotnom smjeru od kretanja lifta je negativna.
w – N = ma
N = w – mA
N = 500 – (50)(5)
N = 500 – 250
N = 250 Njutna
Kako se lift kreće prema dolje, tijelo osobe se osjeća lakše. Drugim riječima, kako se lift kreće prema dolje, prividna težina osobe se povećava. Ako bi osoba stajala na vagi, dok se lift kreće prema dolje, vaga bi pokazivala manju masu.
(e) lift za slobodni pad
Lift sa slobodnim padom znači da se lift kreće prema dolje, gdje je ubrzanje lifta (a) = gravitacijsko ubrzanje (g). Na primjer, g = 10 m/s2 tada je a = 10 m/s2
Sila u istom smjeru kao i kretanje lifta je pozitivna, sila u suprotnom smjeru od kretanja lifta je negativna.
w – N = ma
N = w – mA
N = 500 – (50)(10)
N = 500 – 500
N = 0
Kada lift slobodno pada, prividna težina osobe je nula. Drugim riječima, osoba bi sebe doživljavala kao bestežinsko stanje. Ako bi osoba stajala na vagi, dok se lift kreće prema dolje, vaga bi pokazivala da je njena masa nula. Ovo stanje je slično boravku u prostoru bez gravitacije.
2. Odredite veličinu sile zatezanja na nosećem kablu dizalice mase 2000 kg, ako je:
(a) tihi lift
(b) lift se kreće prema dolje ubrzanjem od 5 m/s2
(c) lift se kreće prema gore ubrzanjem od 5 m/s2
(d) lift za slobodni pad
Pretpostavimo da je ubrzanje usljed gravitacije (g) = 10 m/s2
Diskusija
Poznato je :
Masa podizanja (m) = 2000 kg
Ubrzanje usljed gravitacije (g) = 10 m/s2
Težina podizanja (w) = mg = (2000)(10) = 20.000 Njutna
Jawab :
(a) tihi lift
Lift miruje, nema ubrzanja (a = 0)
Sila koja je usmjerena prema gore je pozitivna, sila koja je usmjerena prema dolje je negativna.
Kada lift miruje, sila zatezanja na užetu (T) = težina lifta (w) = 20.000 Njutna
(b) lift se kreće prema dolje ubrzanjem od 5 m/s2
Lift se kreće prema dolje ubrzanjem (a) od 5 m/s2
Sila u istom smjeru kao i kretanje lifta je pozitivna, sila u suprotnom smjeru od kretanja lifta je negativna.
w – T = mA
T = w – mA
T = 20.000 – (2000)(5)
T = 20.000 – 10.000
T = 10.000 Njutna
Kada se lift kreće prema dolje, sila zatezanja na užetu (T) postaje manja nego kada lift miruje.
(c) lift se kreće prema gore ubrzanjem od 5 m/s2
Lift se kreće prema gore ubrzanjem (a) od 5 m/s2
Sila u istom smjeru kao i kretanje lifta je pozitivna, sila u suprotnom smjeru od kretanja lifta je negativna.
T – w = mA
T = w + mA
T = 20.000 + (2000)(5)
T = 20.000 + 10.000
T = 30.000 Njutna
Kada se lift kreće prema gore, sila zatezanja na užetu (T) postaje veća nego kada lift miruje.
(d) lift za slobodni pad
Lift sa slobodnim padom znači da se lift kreće prema dolje, gdje je ubrzanje lifta (a) = gravitacijsko ubrzanje (g). Na primjer, g = 10 m/s2 tada je a = 10 m/s2
Sila u istom smjeru kao i kretanje lifta je pozitivna, sila u suprotnom smjeru od kretanja lifta je negativna.
w – T = mA
T = w – mA
T = 20.000 – (2000)(10)
T = 20.000 – 20.000
T = 0
Kada je lift u slobodnom padu, napetost užeta (T) postaje nula. Budući da je napetost užeta jednaka težini lifta, kada je napetost užeta nula, težina lifta također izgleda kao da je nula. Ova situacija je slična situaciji kada se objekt nalazi u gravitacijskom vakuumu ili prostoru gdje ne postoji gravitacijska sila.
[Engleski: Primjena Newtonovog zakona kretanja u liftu ]
3. Osoba mase 60 kg nalazi se u liftu koji se kreće prema dolje ubrzanjem od 3 ms -2 . Ako je ubrzanje usljed gravitacije 10 ms -2 , tada je veličina normalne sile kojom pod lifta djeluje na osobu...
A. 180 N
B. 200 N
Oko 340 N
D. 420 N
I. 600 N
Diskusija
Poznato je da:
Masa (m) = 60 kg
Ubrzanje osobe i lifta (a) = 3 m/s2
Ubrzanje usljed gravitacije (g) = 10 m/s2
Gravitacija (w) = mg = (60)(10) = 600 Njutna
Pitanje: normalna sila (N)
Odgovor:
Na osobu u liftu djeluju dvije sile, i to gravitacija (w) i normalna sila kojom pod lifta djeluje na osobu (N). Postoje tri vektorske veličine, i to gravitacija, normalna sila i ubrzanje lifta, gdje je gravitacija usmjerena prema dolje, normalna sila prema gore, a ubrzanje lifta prema dolje. Vektorska veličina usmjerena prema dolje odabrana je s pozitivnim predznakom, a vektorska veličina usmjerena prema gore odabrana je s negativnim predznakom.
∑F = ma
w – N = (60)(3)
600 – N = 180
N = 600 – 180
N = 420 Njutna
Tačan odgovor je D.
4. Reza, mase 40 kg, nalazi se u liftu koji se kreće prema gore. Ako je sila poda lifta na Rezine noge 520 N, a ubrzanje usljed gravitacije 10 ms -2 , tada je ubrzanje lifta...
A. 1,0 ms-2
B. 1,5 ms-2
C. 2,0 ms-2
D. 2,5 ms-2
E. 3,0 ms-2
Diskusija
Poznato je da:
Masa (m) = 40 kg
Normalna sila (N) = 520 N
Ubrzanje usljed gravitacije (g) = 10 m/s2
Gravitacijska sila (w) = mg = (40)(10) = 400 N
Pitanje: Ubrzanje lifta
Odgovor:
∑F = ma
400 – 520 = (40)(a)
-120 = (40)(a)
a = -120/40
a = -3 m/s2
Ubrzanje lifta je 3 m/s2Negativni predznak znači da se lift kreće prema gore.
Tačan odgovor je E.
Izvor pitanja:
Pitanja iz fizike za nacionalni ispit za srednju školu/srednju stručnu školu
