Ekzemplo de apliko de la leĝoj de Neŭtono al la rekta moviĝo de lifto aŭ altlifto

4 ekzemploj de demandoj pri la apliko de la leĝoj de Neŭtono al la rekta moviĝo de lifto

1. Persono kun maso de 50 kg estas en lifto. Akcelo pro gravito = 10 m/s²Determinu la magnitudon de la normala forto penita de la lifta planko sur la personon se:
(a) silenta lifto
(b) la lifto moviĝas malsupren kun konstanta rapido
(c) la lifto moviĝas supren kun akcelo de 5 m/s²
(d) la lifto moviĝas malsupren kun akcelo de 5 m/s²
(e) libera falo lifto
Diskuto
Estas konate :
Maso de persono (m) = 50 kg
Akcelo pro gravito (g) = 10 m/s²
Pezo de persono (w) = mg = (50)(10) = 500 Neŭtonoj
Jawab :
(a) silenta lifto
La lifto estas en ripozo, ne estas akcelo (a = 0) 
La forto direktita supren estas pozitiva, la forto direktita malsupren estas negativa.
(b) la lifto moviĝas malsupren kun konstanta rapido
La lifto moviĝas kun konstanta rapido, ne estas akcelo (a = 0)
La forto direktita supren estas pozitiva, la forto direktita malsupren estas negativa.
(c) la lifto moviĝas supren kun akcelo de 5 m/s²
La lifto moviĝas supren kun akcelo (a) de 5 m/s²
La forto en la sama direkto kiel la movo de la lifto estas pozitiva, la forto en la kontraŭa direkto al la movo de la lifto estas negativa.
N – w = ma
N = w + ma
N = 500 + (50)(5)
N = 500 + 250
N = 750 Neŭtono
La grando de la normala forto (N) egalas al la pezo (w), tial kiam la lifto moviĝas supren, la korpo de la persono sentiĝas pli peza. Alivorte, kiam la lifto moviĝas supren, la ŝajna pezo de la persono fariĝas pli granda. Se la persono staras sur pesilo, kiam la lifto moviĝas supren, la pesilo montros, ke la maso de la persono estas pli granda.
(d) la lifto moviĝas malsupren kun akcelo de 5 m/s²
La lifto moviĝas malsupren kun akcelo (a) de 5 m/s²
La forto en la sama direkto kiel la movo de la lifto estas pozitiva, la forto en la kontraŭa direkto al la movo de la lifto estas negativa.
w – N = ma
N = w – ma
N = 500 – (50)(5)
N = 500 – 250
N = 250 Neŭtono
Dum la lifto moviĝas malsupren, la korpo de la persono sentiĝas pli malpeza. Alivorte, dum la lifto moviĝas malsupren, la ŝajna pezo de la persono pliiĝas. Se la persono starus sur pesilo, dum la lifto moviĝas malsupren, la pesilo montrus pli malaltan mason.
(e) libera falo lifto
Liberfala lifto signifas, ke la lifto moviĝas malsupren, kie la akcelo de la lifto (a) = gravita akcelo (g). Ekzemple, g = 10 m/s² tiam a = 10 m/s²
La forto en la sama direkto kiel la movo de la lifto estas pozitiva, la forto en la kontraŭa direkto al la movo de la lifto estas negativa.
w – N = ma
N = w – ma
N = 500 – (50)(10)
N = 500 – 500
N = 0
Kiam la lifto estas en libera falo, la ŝajna pezo de la persono estas nulo. Alivorte, la persono perceptus sin kiel senpeza. Se la persono starus sur pesilo, dum la lifto moviĝas malsupren, la pesilo indikus, ke ilia maso estas nulo. Ĉi tiu kondiĉo similas al esti en spaco sen gravito.

2. Difinu la grandecon de la streĉa forto sur la liftosubtena kablo kun maso de 2000 kg, se:
(a) silenta lifto
(b) la lifto moviĝas malsupren kun akcelo de 5 m/s²
(c) la lifto moviĝas supren kun akcelo de 5 m/s²
(d) libera falo lifto
Supozu la akcelon pro gravito (g) = 10 m/s²
Diskuto
Estas konate :
Levmaso (m) = 2000 kg
Akcelo pro gravito (g) = 10 m/s²
Levopezo (w) = mg = (2000)(10) = 20.000 Neŭtonoj
Jawab :
(a) silenta lifto
La lifto estas en ripozo, ne estas akcelo (a = 0) 
La forto direktita supren estas pozitiva, la forto direktita malsupren estas negativa.
Kiam la lifto estas senmova, la streĉa forto sur la ŝnuro (T) = pezo de la lifto (w) = 20 000 Neŭtonoj
(b) la lifto moviĝas malsupren kun akcelo de 5 m/s²
La lifto moviĝas malsupren kun akcelo (a) de 5 m/s²
La forto en la sama direkto kiel la movo de la lifto estas pozitiva, la forto en la kontraŭa direkto al la movo de la lifto estas negativa.
w – T = ma
T = w – ma
T = 20.000 – (2000)(5)
T = 20.000 – 10.000
T = 10.000 Neŭtonoj
Kiam la lifto moviĝas malsupren, la streĉa forto sur la ŝnuro (T) fariĝas pli malgranda ol kiam la lifto estas senmova.
(c) la lifto moviĝas supren kun akcelo de 5 m/s²
La lifto moviĝas supren kun akcelo (a) de 5 m/s²
La forto en la sama direkto kiel la movo de la lifto estas pozitiva, la forto en la kontraŭa direkto al la movo de la lifto estas negativa.
T – w = ma
T = w + ma
T = 20.000 + (2000)(5)
T = 20.000 + 10.000
T = 30.000 Neŭtonoj
Kiam la lifto moviĝas supren, la streĉa forto sur la ŝnuro (T) fariĝas pli granda ol kiam la lifto estas senmova.

(d) libera falo lifto
Liberfala lifto signifas, ke la lifto moviĝas malsupren, kie la akcelo de la lifto (a) = gravita akcelo (g). Ekzemple, g = 10 m/s² tiam a = 10 m/s²
La forto en la sama direkto kiel la movo de la lifto estas pozitiva, la forto en la kontraŭa direkto al la movo de la lifto estas negativa.
w – T = ma
T = w – ma
T = 20.000 – (2000)(10)
T = 20.000 – 20.000
T = 0
Kiam lifto estas en libera falo, la streĉiĝo en la ŝnuro (T) fariĝas nulo. Ĉar la streĉiĝo en la ŝnuro egalas al la pezo de la lifto, kiam la streĉiĝo en la ŝnuro estas nulo, la pezo de la lifto ankaŭ ŝajnas esti nulo. Ĉi tiu situacio similas al kiam objekto estas en gravita vakuo aŭ spaco kie ne ekzistas gravita forto.

[Angla: Apliko de la leĝo de Neŭtono pri moviĝo en lifto]

3. Persono kun maso de 60 kg estas en lifto, kiu moviĝas malsupren kun akcelo de 3 m/s.^-2Se la akcelo de gravito sur la Tero estas 10 m/s^-2, tiam la grando de la normala forto penita de la liftoplanko sur la personon estas….

A. 180 N
B. 200 N
Ĉ. 340 N
D. 420 N
Oriento 600 Norda

Diskuto
Estas konate, ke:
Maso (m) = 60 kg
Akcelo de persono kaj lifto (a) = 3 m/s²
Akcelo pro gravito (g) = 10 m/s²

Gravito (w) = mg = (60)(10) = 600 Neŭtonoj
Demandita: normala forto (N)
Respondo:

Du fortoj agas sur personon en lifto, nome gravito (w) kaj la normala forto penita de la lifta planko sur la personon (N). Ekzistas tri vektoraj kvantoj, nome gravito, normala forto kaj lifta akcelo, kie gravito estas direktita malsupren, normala forto estas direktita supren, kaj lifta akcelo estas direktita malsupren. La malsupren direktita vektora kvanto estas elektita por havi pozitivan signon kaj la supren direktita vektora kvanto estas elektita por havi negativan signon.

∑F = ma
w – N = (60)(3)
600 – N = 180
N = 600 – 180
N = 420 Neŭtono
La ĝusta respondo estas D.

4. Reza, kun maso de 40 kg, estas en lifto, kiu moviĝas supren. Se la forto de la lifta planko sur la piedoj de Reza estas 520 N kaj la akcelo pro gravito estas 10 m/s^-2, tiam la akcelo de la lifto estas….

A. 1,0 ms^-2
B. 1,5 ms^-2
Ĉ. 2,0 ms^-2
D. 2,5 ms^-2
E. 3,0 ms^-2

Diskuto
Estas konate, ke:
Maso (m) = 40 kg
Normala forto (N) = 520 N
Akcelo pro gravito (g) = 10 m/s²

Gravitforto (w) = mg = (40)(10) = 400 N
Demandita: Akcelo de la lifto
Respondo:
∑F = ma
400 – 520 = (40)(a)
-120 = (40)(a)
a = -120/40
a = -3 m/s²
La akcelo de la lifto estas 3 m/s²La negativa signo signifas, ke la lifto moviĝas supren.
La ĝusta respondo estas E.

Fonto de demando:

Nacia Ekzameno Fizikaj Demandoj por Gimnazio/Metia Gimnazio