1. Una persona es troba en un ascensor que puja a una velocitat constant . El pes de la persona és de 800 N. Immediatament després que es trenqui el cable de l'ascensor, l'ascensor cau. Determineu la força normal que fa el terra de l'ascensor a la persona just abans i després que es trenqui el cable de l'ascensor.
A. 800 N i 0
B. 800 N i 800 N
C. 1600 N i 0
D. 1600 N i 800 N
Conegut:
Pes (w) = 800 Newtons
Es busca: La força normal (N)
Solució:
Abans que es trenqui la corda de l'ascensor
Quan la persona està dreta al terra de l'ascensor, el pes actua sobre la persona on la direcció de la persona és cap avall. Aquesta persona està en repòs, de manera que hi ha d'haver una força normal que actuï sobre la persona, on la direcció de la força normal és cap amunt i la magnitud de la força normal és la mateixa que la magnitud del pes.
Com que la persona està en repòs a l'ascensor i l'ascensor es mou a una velocitat constant (no acceleració), de manera que no hi ha cap força neta que actuï sobre la persona.
∑F = 0
N – w = 0
N = w
N = 800 Newtons
Després que es trenqués el cable de l'ascensor
Després que es trenqui la corda de l'ascensor, l'ascensor i la persona cauen lliurement junts, on la magnitud i la direcció de la seva acceleració són les mateixes que l'acceleració deguda a la gravetat. No hi ha cap força normal sobre la persona.
La resposta correcta és A.
2. Un bloc amb una massa de 20 grams es mou a una velocitat constant sobre un terra horitzontal rugós a una velocitat constant si hi ha una força externa de 2 N que actua sobre el bloc. Determineu la magnitud de la força de fricció que experimenta el bloc.
A. 0.3 N
B. 1.4 N
C. 2.0 N
D. 3.6 N
Conegut:
Massa (m) = 20 grams
Força (F) = 2 Newtons
Es busca: Magnitud de la força de fricció que experimenta el bloc.
Solució:
Segons la primera llei del moviment de Newton, si un bloc es mou a una velocitat constant, aleshores el bloc no té acceleració. El bloc es mou a una velocitat constant i no hi ha acceleració si:
– La magnitud de la força de fricció (F fric ) és la mateixa que la magnitud de la força externa (F)
– La força de fricció (F fric ) té direcció oposada a la força externa (F)
Aplica la primera llei del moviment de Newton:
∑ F = 0
F – F fric = 0
F = F fric
F fric = 2 Newton
La resposta correcta és C.
3. Un pla inclinat llis amb una longitud de 0.6 m i una alçada de 0.4 m. Un bloc amb un pes de 1350 N es mourà cap amunt utilitzant el pla inclinat. Determineu la magnitud de la força necessària per moure el bloc.
A. 100 N
B. 300 N
C. 600 N
D. 900 N
Conegut:
Pes del bloc (w) = 1350 Newtons
hip = 0.6 m
oposició = 0.4 m
Es busca: La força mínima
Solució:
hip = ac = 0.6 m
opp = bc = 0.4 m
Sin θ = bc / ac = 0.4 / 0.6 = 4/6 = 2/3
Segons la primera llei del moviment de Newton, el bloc comença a moure's cap amunt i la força externa (F) és com a mínim la mateixa que la component horitzontal del pes (w x ).
∑ F = 0
F – w x = 0
F = w x
Si F = wx , aleshores l'objecte comença a moure's cap amunt a velocitat constant.
w x = w sin θ = (1350)(2/3) = (2)(450) = 900 Newtons
La resposta correcta és D.
4. Tres forces, F1 = 22 N, F2 = 18 N i F3 = 40 N, actuen sobre un bloc. Quina figura descriu la primera llei de Newton?
Solució:
Primera llei de Newton: Força neta (ΣF) = 0.
A. F1 + F2 – F3 = 22 N + 18 N – 40 N = 40 N – 40 N = 0
B. F2 + F3 – F1 = 18 N + 40 N – 22 N = 58 N – 22 N = 36 N (cap a la dreta)
C. F2 + F3 – F1 = 18 N + 40 N – 22 N = 58 N – 22 N = 36 N (cap a la dreta)
D. F 1 + F 3 – F 2 = 22 N + 40 N – 18 N = 62 N – 18 N = 44 N (cap a l'esquerra)
