4 eksempler på spørgsmål om centripetalkraft
1. En genstand med en masse på 200 gram bindes til et let reb og roteres derefter vandret med en konstant vinkelhastighed på 5 rad s⁻¹ , som vist i den følgende figur. Hvis rebets længde er l = 60 cm, er størrelsen af den centripetale kraft, der virker på genstanden,…
A. 0,3 N
B. 0,6 N
C. 3 N
D. 6 N
Ø. 30 N
Diskussion
Det er kendt, at:
Masse af objekt (m) = 200 gram = 200/1000 kg = 2/10 kg = 0,2 kg
Vinkelhastighed (ω) = 5 radianer/sekund
Rebets længde = radius (r) af den cirkulære bane = 60 cm = 60/100 meter = 0,6 meter
Spørgsmål: Størrelsen af den centripetale kraft, der virker på et objekt, er….
Svar:
Centripetalkraften er den resulterende kraft, der forårsager centripetal acceleration på et objekt. Formlen for centripetalkraften er:
∑ F = ma s
∑ F = mv² / r = m ω² r
Beskrivelse: ∑ F = centripetalkraft, m = objektets masse, v = tangentialhastighed, ω = vinkelhastighed, r = radius af den cirkulære bane.
∑ F = m ω² r = (0,2)(5) ² (0,6) = (0,2)(25)(0,6) = 3 Newton
Det rigtige svar er C.
2. En elev drejer en sten, der er bundet til enden af en snor. Stenen roteres vandret som vist ovenfor. Hvis stenens rotationshastighed fordobles, bliver centripetalkraften...
A. 6 gange original
B. 5 gange igen
C. 4 gang igen
D. 2 gange igen
E. 2 gange original
Diskussion
Det er kendt, at:
Stenens masse = m
Stenens hastighed = v
Reblængde = radius = r
Spørgsmål: Hvis hastigheden fordobles, bliver centripetalkraften...
Svar:
Hvis hastigheden fordobles, bliver centripetalkraften:
Centripetalkraften bliver 4 gange den oprindelige.
Det rigtige svar er C.
3. En kurve på en flad vej er designet til at blive tilbagelagt af en bil med en maksimal hastighed på 10 ms –1 . Friktionskoefficienten mellem dækkene og vejen er 0,5, og vejens krumningsradius er R m. Så er værdien af R…. (g = 10 ms –2 )
A. 7,5 meter
B. 8,0 meter
Ca. 10 meter
D. 15 meter
Ø. 20 meter
Diskussion
Det er kendt, at:
Hastighed (v) = 10 m/s
Friktionskoefficienten mellem dækket og vejen (μs ) = 0,5
Tyngdeacceleration (g) = 10 m/ s²
Spørgsmål: Vejens krumningsradius (R meter)
Svar:
Den eneste resulterende vandrette kraft, der virker på en bil, når den drejer, er statisk friktion . Formlen for statisk friktion er:
4. Bilen kører i et sving på vejen ved position M som vist på billedet nedenfor.
Den statiske friktionskoefficient mellem hjulene og vejen er 0,4 (tyngdeacceleration 10 m/s -2 ). For at forhindre bilen i at forlade sporet er den maksimalt tilladte hastighed ...
A. √10 ms-1
B. 2 √ 10 ms -1
C. 4 √ 10 ms -1
D. 5 √ 10 ms -1
E. 6 √ 10 ms -1
Diskussion
Det er kendt, at:
Statisk friktionskoefficient (μs ) = 0,4
Tyngdeacceleration (g) = 10 m/ s²
Krumningsradius (R) = 40 meter
Spurgt: maksimal hastighed (v)
Svar:
Newtons anden bevægelseslov i ensartet cirkulær bevægelse
Information :
ΣF = centripetalkraft = resulterende kraft = totalkraft, m = objektets masse, a s = centripetal acceleration, v = lineær hastighed, R = krumningsradius
Centripetalkraft
Centripetalkraften er den resulterende kraft rettet mod midten af en cirkulær bane. Når en bil bevæger sig i en cirkel, er den eneste kraft rettet mod midten statisk friktion, så statisk friktion er en centripetalkraft.
Statisk friktionskraftformel:
Information :
μs = statisk friktionskoefficient, w = objektets vægt, m = objektets masse, g = tyngdeacceleration.
Beregn den maksimale hastighed (v):
Det rigtige svar er C.
Spørgsmålskilde:
Nationale eksamensspørgsmål i fysik til gymnasiet/erhvervsgymnasiet
