9 exemples de preguntes sobre el pla inclinat
Estudia el material sobre les lleis de Newton , la força normal i la força de fricció per entendre millor la discussió d'aquesta qüestió.
1. Un bloc de 5 kg es deixa anar sobre un pla inclinat llis com es mostra a la imatge! (g = 10 ms −2 i tg 37 o = 3/4). L'acceleració del bloc és...
A. 4,5 ms-2
B. 6,0 ms −2
C. 7,5 ms −2
D. 8,0 ms −2
E. 10,0 ms −2
Discussió
Se sap que:
m = 5 kg, g = 10 m/ s²
w = mg = (5)(10) = 50 N
longitud del costat inferior = 4
longitud del costat vertical = 3
Com que el costat inferior = 4 i el costat vertical = 3, aleshores la hipotenusa = 5. Ho pots demostrar utilitzant la fórmula de Pitàgores.
Pregunta: acceleració del bloc (a)?
Resposta:
La força que fa que el bloc es mogui és w x . El pla inclinat és llis, de manera que no hi ha fricció.
wx = w sin θ = (w)(costat vertical / hipotenusa) 
w x = (50)(3/5)
w x = 30 Newtons
Quina és l'acceleració (a) del bloc?
Σ F = ma
w x = ma
30 = (5) a
a = 30/5
a = 6 m/ s²
La resposta correcta és B.
2. Mireu la imatge! Un bloc està inicialment en repòs i després és estirat amb una força F cap amunt paral·lela al pla inclinat. La massa del bloc és de 8 kg, el coeficient de fricció µ s = 0,5 i θ = 45 ° . Perquè el bloc es mogui exactament cap amunt, la força F ha de ser...
A. 40 N
B. 60 N
C. 60√2 N
D. 80 N
E. 80√2 N
Discussió
Se sap que :
Coeficient de fricció estàtica (µ s ) = 0,5
Angle (θ) = 45 °
Acceleració deguda a la gravetat (g) = 10 m/ s²
Massa del bloc (m) = 8 quilograms
Pes del bloc (w) = mg = (8 kg)(10 m/s² ) = 80 kg m/s² = 80 Newtons
Pregunta : La magnitud de la força F perquè el bloc es mogui cap amunt
Resposta :
El bloc es mourà cap amunt si F ≥ w x + f s.
La component de la gravetat paral·lela al pla inclinat :
w x = w sin θ = (80)(sin 45) = (80)(0,5√2) = 40√2
La component de la gravetat perpendicular al pla inclinat :
w y = w cos θ = (80)(cos 45) = (80)(0,5√2) = 40√2
Força normal :
N = w y = 40√2
força de fricció estàtica :
f s = µ s N = (0,5)(40√2) = 20√2
La magnitud de la força F perquè el bloc es mogui cap amunt :
F ≥ w x + f s
F ≥ 40√² + 20√²
F ≥ 60√2 Newtons
La resposta correcta és C.
3. Un bloc amb una massa de 8 kg es col·loca en un pla inclinat aproximat com es mostra a la figura següent. La força externa mínima necessària per evitar que el bloc llisqui cap avall és... (sin 37 o = 0,6, cos 37 o = 0,8, g = 10 ms -2 , µ k = 0,1)
A. 6,4 N
B. 4,6 N
C. 48,5 N
D. 54,4 N
E. 68,8 N
Discussió
Se sap que :
Massa del bloc (m) = 8 kg
Acceleració deguda a la gravetat (g) = 10 m/ s²
Pes del bloc (w) = mg = (8)(10) = 80 Newton
Sin 37 o = 0,6
Cos³37o = 0,8
Coeficient de fricció cinètica (µ k ) = 0,1
N = w y = w cos 37 o = (80)(0,8) = 64 Newtons
Pregunta : La força externa mínima (F) necessària per suportar el bloc de manera que no rellisqui cap avall.
Jawab :
El bloc no llisca cap avall si F = w x
La component de la gravetat paral·lela al pla inclinat :
w x = w sin θ = (80)(sin 37) = (80)(0,6) = 48
f k = µ k N = (0,1)(64) = 6,4
La força mínima F perquè el bloc no rellisqui cap avall :
F + f k – w x = 0
F = w x – f k = 48 – 6,4 = 41,6 Newtons
4. Un objecte amb una massa de 5,0 kg és estirat amb una corda per un pla inclinat aproximat per una força de 71 N (g = 10 m s -2 , sin 37 o = 0,6, cos 37 o = 0,8). Si el coeficient de fricció entre l'objecte i el pla és de 0,4, l'acceleració que experimenta l'objecte és...
A. 0,5 ms-2
B. 2 ms -2
C. 2,5 ms -2
D. 3 ms -2
E. 5 ms -2
Discussió
Se sap que :
Massa de l'objecte (m) = 5 kg
4. Preguntes de l'examen nacional de física de la SMA 2012/2013 SA 67 núm. 5
Un objecte de 5,0 kg és estirat per una corda amunt per un pla inclinat aproximat amb una força de 71 N (g = 10 m s -2 , sin 37 o = 0,6, cos 37 o = 0,8). Si el coeficient de fricció entre l'objecte i el pla és de 0,4, l'acceleració que experimenta l'objecte és...
A. 0,5 ms -2
B. 2 ms -2
C. 2,5 ms -2
D. 3 ms -2
E. 5 ms -2
Discussió
Se sap que :
Massa de l'objecte (m) = 5 kg
Acceleració deguda a la gravetat (g) = 10 m/ s²
Pes de l'objecte (w) = mg = (5)(10) = 50 Newtons
Força F = 71 Newton
Sin 37 o = 0,6
Cos³37o = 0,8
Coeficient de fricció = 0,4
Pregunta : Acceleració de l'objecte (a)
Resposta :
Força resultant
Primer calcula la força resultant que actua sobre l'objecte.
La component de la gravetat paral·lela al pla inclinat :
w x = w sin θ = (50)(sin 37) = (50)(0,6) = 30
La component de la gravetat perpendicular al pla inclinat :
w y = w cos θ = (50)(cos 37) = (50)(0,8) = 40
Estil normal :
N = w y = 40
Força de fricció cinètica :
f k = µ k N = (0,4)(40) = 16
Força resultant que actua sobre un pla inclinat:
∑ F = F – w x – f k = 71 – 30 – 16 = 25 Newtons
Acceleració d'un objecte
L'acceleració d'un objecte es calcula mitjançant la fórmula de la segona llei de Newton:
a = ∑F / m = 25 / 5 = 5 m/ s²
La resposta correcta és E.
5.
Mireu la imatge! Un bloc està inicialment en repòs i després és estirat cap amunt amb una força F paral·lela al pla inclinat. La massa del bloc és de 8 kg, el coeficient de fricció és µs = 0,5 i θ = 45oPerquè el bloc es mogui cap amunt, la força F ha de ser…
A. 40 N
B. 60 N
C. 60√2 N
D. 80 N
E. 80√2 N
Discussió
És conegut :
Coeficient fricció estàtica (µs) = 0,5
Angle (θ) = 45o
Acceleració deguda a la gravetat (g) = 10 m/s2
Massa del bloc (m) = 8 quilograms
Pes del bloc (w) = mg = (8 kg)(10 m/s)2) = 80 kg m/s2 = 80 Newtons
Preguntat La magnitud de la força F perquè el bloc es mogui cap amunt
Jawab :
El bloc dret pujarà si F ≥ wx + fs.
La component de la gravetat paral·lela al pla inclinat :
wx = w sin θ = (80)(sin 45) = (80)(0,5√2) = 40√2
La component de la gravetat perpendicular al pla inclinat :
wy = w cos θ = (80)(cos 45) = (80)(0,5√2) = 40√2
Força normal :
N = wy = 40√2
força de fricció estàtica :
fs = µs N = (0,5)(40√2) = 20√2
La magnitud de la força F perquè el bloc es mogui cap amunt :
F ≥ wx + fs
F ≥ 40√2 + 20√2
F ≥ 60√2 Newtons
La resposta correcta és C.
6.
Un bloc amb una massa de 8 kg es col·loca en un pla inclinat aproximat com es mostra a la figura següent. La força externa mínima necessària per evitar que el bloc llisqui cap avall és... (sin 37)o = 0,6, cos 37o = 0,8, g = 10 ms-2, µk = 0,1)
A. 6,4 N
B. 4,6 N
C. 48,5 N
D. 54,4 N
E. 68,8 N
Discussió
És conegut :
Massa del bloc (m) = 8 kg
Acceleració deguda a la gravetat (g) = 10 m/s2
Pes del bloc (w) = mg = (8)(10) = 80 Newton
sense 37o = 0,6
Cos 37o = 0,8
Coeficient de fricció cinètica (µk) = 0,1
Preguntat La força externa mínima (F) que subjecta el bloc de manera que no llisqui cap avall
Jawab :
El bloc no llisca cap avall si F = wx
La component de la gravetat paral·lela al pla inclinat :
wx = w sin θ = (80)(sin 37) = (80)(0,6) = 48
fk = µk N = (0,1)(64) = 6,4
La força mínima F perquè el bloc no rellisqui cap avall :
F + fk - wx = 0
F = wx - fk = 48 – 6,4 = 41,6 Newtons
7.
Un objecte de massa 5,0 kg és estirat per una corda amunt per un pla inclinat aproximat amb una força de 71 N (g = 10 m s-1).-2, sense 37o = 0,6, cos 37o = 0,8). Si el coeficient de fricció entre l'objecte i el pla és de 0,4, l'acceleració que experimenta l'objecte és...
A. 0,5 ms-2
B. 2 ms-2
C. 2,5 ms-2
D. 3 ms-2
E. 5 ms-2
Discussió
És conegut :
Massa de l'objecte (m) = 5 kg
Acceleració deguda a la gravetat (g) = 10 m/s2
Pes de l'objecte (w) = mg = (5)(10) = 50 Newtons
Força F = 71 Newton
sense 37o = 0,6
Cos 37o = 0,8
Coeficient de fricció = 0,4
Preguntat : Acceleració de l'objecte (a)
Jawab :
Força resultant
Primer calcula la força resultant que actua sobre l'objecte.
La component de la gravetat paral·lela al pla inclinat :
wx = w sin θ = (50)(sin 37) = (50)(0,6) = 30
La component de la gravetat perpendicular al pla inclinat :
wy = w cos θ = (50)(cos 37) = (50)(0,8) = 40
Força normal :
N = wy = 40
força de fricció cinètica :
fk = µk N = (0,4)(40) = 16
Força resultant que actua sobre un pla inclinat:
∑F = F – wx - fk = 71 – 30 – 16 = 25 Newtons
Acceleració d'un objecte
L'acceleració d'un objecte es calcula mitjançant la fórmula de la segona llei de Newton:
a = ∑F / m = 25 / 5 = 5 m/s2
La resposta correcta és E.
8. Mireu la imatge! Un bloc està inicialment en repòs i després és estirat amb una força F cap amunt paral·lela al pla inclinat. La massa del bloc és de 2 kg, el coeficient de fricció estàtica = 0,3 i l'angle = 45 ° . Perquè el bloc es mogui exactament cap amunt, la força F ha de ser... g = 10 m/ s²
Discussió
Se sap que:
m = 2 kg, g = 10 m/s2, = 45o, ms = 0,3
Pregunta: Perquè el bloc es mogui exactament cap amunt, quina és la força F?
Resposta:
Informació: F = força de tracció, w = força de gravetat, wx = component del pes del bloc paral·lel a la superfície del pla inclinat, wy = component del pes del bloc perpendicular a la superfície del pla inclinat, N = força normal, fs = força de fricció estàtica.
En la pregunta, es coneix el coeficient de fricció estàtica, això vol dir que la superfície del pla inclinat és rugosa de manera que hi ha una força de fricció que inhibeix el moviment del bloc.
Perquè el bloc es mogui cap amunt, la força F ha de ser igual a w.x +fsL'objecte es mou cap amunt quan F és més gran que w.x +fs.
w = mg = (2)(10) = 20 Newtons
wx = w sin 45o = (20)(½ √2) = 10√2 Newtons
wy = w cos 45o = (20)(½√2) = 10√2 Newtons
N = wy = 10√2
fs = μs N = (0,3)(10√2) = 3√2 Newtons
Perquè el bloc es mogui cap amunt, aleshores:
F = wx +fs = 10√2 + 3√2 = 13√2 Newtons
La resposta correcta és C.
9. Un objecte amb una massa de 2 kg es col·loca en un pla inclinat com es mostra a la figura següent. Si el coeficient de fricció estàtica entre el bloc i el pla inclinat és de 0,2√3 i g = 10 ms –2 , aleshores la força resultant que mou l'objecte és...
Discussió
Se sap que:
m = 2 kg, g = 10 m/s2, = 30o, ms = 0,2√3
Pregunta: La força resultant que mou un objecte?
Resposta:
La fricció sempre inhibeix el moviment d'un objecte, per tant, la direcció de la força de fricció es representa com a oposada a la direcció del moviment de l'objecte. Se suposa que l'objecte es mou cap avall, de manera que la força de fricció es representa com a cap amunt. Se suposa que l'objecte es mou cap avall perquè no hi ha cap força que l'estiri cap amunt.
w = mg = (2)(10) = 20 Newtons
wx = w sin 30o = (20)(½) = 10 Newtons
wy = w cos 30o = (20)(½ √3) = 10√3 Newtons
N = wy = 10√3 Newtons
fs = μs N = (0,2√3)(10√3) = (2)(3) = 6 Newtons
La força resultant que mou un objecte és:
F = wx - fs = 10 – 6 = 4 Newtons
wx més gran que fs de manera que l'objecte es mou cap avall, en la direcció de wx.
La resposta correcta és A.
Font de la pregunta:
Preguntes de física de l'examen nacional per a secundària/institut professional
