Exemples de preguntes i fórmules per a les lleis de Newton
Primera llei de Newton
1. Una persona es troba en un ascensor que es mou a una velocitat ascendent constant. La persona pesa 800 N. De sobte, el cable d'acer que estira l'ascensor es trenca, fent que l'ascensor caigui. Força normal des del pis de l'ascensor fins a la persona just abans i després que es trenqués el cable d'acer és...
- 800 N i 0
- 800 N i 800 N
- 1600 N i 0
- 1600 N i 800 N
Discussió
Se sap que:
Pes (w) = 800 Newtons
Pregunta: La força normal (N) que actua sobre la persona immediatament abans i després que es trenqui la corda d'acer
Resposta:
Moments abans que es trenqués la corda d'acer
Quan la persona es troba al terra de l'ascensor, la força de la gravetat actua sobre la persona i la direcció de la força és cap avall (observeu la il·lustració següent). La persona està immòbil a l'ascensor, per la qual cosa hi ha d'haver una força normal que equilibri el pes de la persona, on aquesta força té una direcció cap amunt i és de la mateixa magnitud que la gravetat. La força normal que exerceix el terra sobre la persona i aquesta força actua sobre la persona.
Com que la persona està quieta a l'ascensor i l'ascensor es mou a una velocitat constant (sense acceleració), la força resultant que actua sobre la persona és zero.
∑F = 0
N – w = 0
N = w
N = 800 Newtons
Després que es trenqués la corda d'acer
Després que el cable d'acer es trenqui, l'ascensor i la persona cauen lliurement junts, on la magnitud i la direcció de l'acceleració de caiguda lliure de l'ascensor i la persona són iguals a l'acceleració de la gravetat a la Terra. L'ascensor i la persona cauen lliurement junts de manera que no hi ha cap força normal exercida pel terra de l'ascensor sobre la persona. La persona està caient i els peus de la persona no poden pressionar el terra de l'ascensor perquè l'ascensor també està caient.
La resposta correcta és A.
2. Tres forces, cadascuna de les quals té una magnitud de F1 = 22 N, F2 = 18 N i F3 = 40 N s'aplica a un bloc de fusta. Les forces que actuen sobre el bloc, que obeeixen la primera llei de Newton, es mostren a la figura...
Discussió
Primera llei de Newton: Força resultant (ΣF) = 0.
A. F.1 +F2 - F3 = 22 N + 18 N – 40 N = 40 N – 40 N = 0
B. F.2 +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 +F3 - F2 = 22 N + 40 N – 18 N = 62 N – 18 N = 44 N (cap a l'esquerra)
La resposta correcta és A.
Segona llei de Newton
3.
Mira la imatge!
Un bloc de 40 kg s'estira amb una força de 200 N, cosa que provoca una acceleració de 3 m/s.2 Així doncs, la magnitud de la força de fricció que es produeix sobre l'objecte/bloc és...
- 15 N
- 40 N
- 43 N
- 80 N
Discussió
Se sap que:
Massa (m) = 40 kg
Força (F) = 200 N
Acceleració (a) = 3 m/s2
Pregunta: La magnitud de la força de fricció (F)g)
Resposta:
Fórmula de la segona llei de Newton:
∑F = ma
Descripció: ∑F = força resultant, m = massa, a = acceleració
La direcció de la força F és a la dreta mentre que la direcció de la fricció és a l'esquerra (la direcció de la fricció és oposada a la direcció del moviment de l'objecte). La direcció a la dreta s'escull com a positiva i la direcció a l'esquerra s'escull com a negativa.
∑F = ma
F – Fg = ma
200 – Fg = (40)(3)
200 – Fg = 120
Fg = 200 - 120
Fg = 80 Newtons
La resposta correcta és D.
4. El bloc A amb una massa de 100 grams es col·loca a sobre del bloc B amb una massa de 300 grams, i després el bloc B s'empeny verticalment cap amunt amb una força de 5 N. Si els blocs no es mouen entre si, la magnitud de la força normal del bloc B sobre el bloc A és...
- 1 N
- 1,25 N
- 2 N
- 3 N
Discussió
Se sap que:
Força d'empenta (F) = 5 Newton
Massa del bloc A (mA) = 100 grams = 0,1 kg
Massa del bloc B (mB) = 300 grams = 0,3 kg
Acceleració deguda a la gravetat (g) = 10 m/s2
Pes del bloc A (wA) = (0,1 kg)(10 m/s2) = 1 kg m/s2 = 1 Newtons
Pes del bloc B (wB) = (0,3 kg)(10 m/s2) = 3 kg m/s2 = 3 Newtons
Pregunta: Força normal del bloc B sobre el bloc A
Resposta:
Hi ha diverses forces que actuen sobre els dos blocs, tal com es mostra a la figura següent.
F = força d'empenta (que actua sobre el bloc B)
wA = la força de la gravetat del bloc A (que actua sobre el bloc A)
wB = el pes del bloc B (que actua sobre el bloc B)
NA = força normal del bloc B sobre el bloc A (actuant sobre el bloc A)
NA' = força normal del bloc A sobre el bloc B (actuant sobre el bloc B)
Considereu els dos blocs com un sol sistema:
Aplica la segona llei de Newton als dos blocs:
∑F = ma
F – wA - wB +NA - NA' = (m)A +mB) La
NA i NA' és una força d'acció-reacció que té la mateixa magnitud però direcció oposada, de manera que s'elimina de l'equació.
F – wA - wB = (mA +mB) La
5 – 1 – 3 = (0,1 + 0,3)
5 – 4 = (0,4) a
1 = (0,4) a
a = 1/0,4
a = 2,5 m/s2
La presència d'una força (F) de 5 Newtons que actua verticalment cap amunt sobre ambdós blocs fa que ambdós blocs es moguin verticalment cap amunt amb una acceleració de 2,5 m/s.2.
Considerem el bloc A:
Aplica la segona llei de Newton al bloc A:
∑F = ma
NA - wA = mA a
NA – 1 = (0,1)(2,5)
NA - 1 = 0,25
NA = 1 + 0,25
NA = 1,25 Newtons
La força normal del bloc B sobre el bloc A és d'1,25 Newton.
La resposta correcta és B.
Tercera llei de Newton
5. Presta atenció a la següent afirmació!
(1) Els passatgers van ser empesos cap endavant quan l'autobús, que anava a tota velocitat, va frenar bruscament.
(2) La pila de llibres que hi ha a sobre del cartró no caurà quan s'estiri ràpidament del cartró.
(3) Quan es juga amb monopatí, quan el peu lliure empeny el terra cap enrere, el monopatí lliscarà cap endavant.
(4) Es fa córrer la pala cap enrere, i el vaixell avança.
L'afirmació anterior que està d'acord amb la tercera llei de Newton és...
A. (1) i (2)
B. (1) i (3)
C. (2) i (3)
D. (3) i (4)
Discussió
(1) Primera llei de Newton
(2) Primera llei de Newton
(3) Tercera llei de Newton
(4) Tercera llei de Newton
La resposta correcta és D.
Font de la pregunta:
Preguntes de l'examen nacional de ciències de secundària/secundària islàmica
Preguntes OSN de física de secundària
