Newtonův první pohybový zákon – problémy a řešení

1. Osoba je ve výtahu, který se pohybuje konstantní rychlostí nahoru . Hmotnost osoby je 800 N. Lano výtahu se okamžitě přetrhne, takže výtah spadne. Určete normálovou sílu , kterou působí na osobu podlaha výtahu těsně před a po přetržení lana.

A. 800 N a 0

B. 800 N a 800 N

cca 1600 N a 0

D. 1600 N a 800 N

Známý:

Hmotnost (w) = 800 Newtonů

Hledá se: Normálová síla (N)

Řešení:

Než se lano výtahu přetrhne

Když osoba stojí na podlaze výtahu, působí na ni tíha směrem dolů. Tato osoba je v klidu, takže na ni musí působit normálová síla, kde směr normálové síly směřuje nahoru a velikost normálové síly je stejná jako velikost tíhy.

Newtonův první pohybový zákon – problémy a řešení 1Protože osoba je ve výtahu v klidu a výtah se pohybuje konstantní rychlostí (ne zrychlení), takže na osobu nepůsobí žádná celková síla.

∑F = 0

S – š = 0

N = w

N = 800 Newtonů

Poté, co se přetrhlo lano výtahu

Poté, co se lano výtahu přetrhne, výtah a osoba volně padají společně, přičemž velikost a směr jejich zrychlení jsou stejné jako zrychlení v důsledku gravitace. Na osobu nepůsobí žádná normálová síla.

Správná odpověď je A.

2. Kvádr o hmotnosti 20 gramů se pohybuje konstantní rychlostí po drsné vodorovné podlaze konstantní rychlostí, pokud na něj působí vnější síla 2 N. Určete velikost třecí síly , kterou kvádr působí.

A. 0.3 N

B. 1.4 N

C. 2.0 N

D. 3.6 N

Známý:

Hmotnost (m) = 20 gramů

Síla (F) = 2 Newtony

Hledá se: Velikost třecí síly působící na blok.

Řešení:

Newtonův první pohybový zákon – problémy a řešení 2Na základě prvního Newtonova pohybového zákona, pokud se blok pohybuje konstantní rychlostí, pak blok nemá žádné zrychlení. Blok se pohybuje konstantní rychlostí a nemá žádné zrychlení, pokud:

– Velikost třecí síly ( Ffric ) je stejná jako velikost vnější síly (F)

– Třecí síla ( Ffric ) má opačný směr než vnější síla (F)

Aplikujte Newtonův první pohybový zákon:

∑ F = 0

F – F friction = 0

F = F fric

F fric = 2 Newtony

Správná odpověď je C.

3. Hladká nakloněná rovina o délce 0.6 m a výšce 0.4 m. Blok o hmotnosti 1350 N se bude pohybovat vzhůru po nakloněné rovině. Určete velikost síly potřebné k pohybu bloku.

A. 100 N

B. 300 N

C. 600 N

D. 900 N

Známý:

Hmotnost bloku (w) = 1350 Newtonů

hyp = 0.6 m

vzdálenost = 0.4 m

Hledá se: Minimální síla

Řešení:

Newtonův první pohybový zákon – problémy a řešení 4hyp = ac = 0.6 m

opp = bc = 0.4 m

Sin θ = bc / ac = 0.4 / 0.6 = 4/6 = 2/3

Na základě prvního Newtonova pohybového zákona se kvádr začne pohybovat nahoru, když je vnější síla (F) alespoň stejná jako vodorovná složka hmotnosti (w x ).

∑ F = 0

F – w x = 0

F = w x

Pokud F = wx , pak se objekt začne pohybovat vzhůru konstantní rychlostí.

w x = w sin θ = (1350)(2/3) = (2)(450) = 900 Newtonů

Správná odpověď je D.

4. Na kvádr působí tři síly, F1 = 22 N, F2 = 18 N a F3 = 40 N. Který obrázek popisuje první Newtonův zákon?

Newtonův první a druhý Newtonův zákon 1

Řešení:

Newtonův první zákon: Čistá síla (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 (doprava)

C. F2 + F3 – F1 = 18 N + 40 N – 22 N = 58 N – 22 N = 36 N (doprava)

D. F1 + F3 – F2 = 22 N + 40 N – 18 N = 62 N – 18 N = 44 N (doleva)

Zanechat komentář