Kaldpinnaga seotud küsimuste näide

9 näidet kaldpinnaga seotud küsimustest

Uurige materjali Newtoni seadused , normaalne jõud dan hõõrdejõud et paremini aru saada selle teema arutelust.

1. 5 kg massiga klots lastakse siledal kaldpinnal lahti, nagu pildil näidatud! (g = 10 ms ^-2 ja juhtnöör 37 ^o = 3/4). Ploki kiirendus on…

A. 4,5 ms^-2

B. 6,0 ms^-2

C. 7,5 ms^-2

D. 8,0 ms^-2

E. 10,0 ms^-2

Arutelu

On teada, et:

m = 5 kg, g = 10 m/s²

w = mg = (5)(10) = 50 N

alumise külje pikkus = 4

vertikaalse külje pikkus = 3

Kuna alumine külg = 4 ja vertikaalne külg = 3, siis hüpotenuus = 5. Seda saab tõestada Pythagorase valemiga.

Küsimus: klotsi kiirendus (a)?

Vastus:

Jõud, mis paneb klotsi liikuma, on w_xKaldpind on sile, seega hõõrdumist ei teki.

w_x = w sin θ = (w)(vertikaalne külg / hüpotenuus)

w_x = (50)(3/5)

w_x = 30 njuutonit

Milline on klotsi kiirendus (a)?

ΣF = ma

w_x = ma

30 = (5) a

a = 30 / 5

a = 6 m/s²

Õige vastus on B.

2. Vaata pilti! Klots on algul paigal, seejärel tõmmatakse seda ülespoole kaldpinnaga paralleelse jõuga F. Klotsi mass on 8 kg ja hõõrdetegur on µ._s = 0,5 ja θ = 45^oSelleks, et klots ülespoole liiguks, peab jõud F olema….

A. 40 N

B. 60 N

C. 60√2 N

D. 80 N

E. 80√2 N

Arutelu

On teada :

Staatiline hõõrdetegur (µ_s) = 0,5

Nurk (θ) = 45^o

Raskuskiirendus (g) = 10 m/s²

Klotsi mass (m) = 8 kilogrammi

Klotsi kaal (w) = mg = (8 kg)(10 m/s²) = 80 kg m/s² = 80 njuutonit

Küsis Jõu F suurus, mille tõttu plokk liigub ülespoole

Jawab :

Parempoolne plokk liigub üles, kui F ≥ w_x + f_s. 

Raskusjõu kaldpinnaga paralleelne komponent :

w_x = w sin θ = (80) (sin 45) = (80) (0,5√2) = 40√2

Raskusjõu komponent, mis on risti kaldpinnaga :

w_y = w cos θ = (80) (cos 45) = (80) (0,5√2) = 40√2

Normaaljõud :

N = w_y = 40√2

Staatiline hõõrdejõud :

f_s = µ_s N = (0,5)(40√2) = 20√2

Jõu F suurus, mille tõttu plokk liigub ülespoole :

F ≥ w_x + f_s

F ≥ 40√2 + 20√2

F ≥ 60√2 njuutonit

Õige vastus on C.

3. B8 kg massiga klots asetatakse kaldpinnale, nagu on näidatud järgmisel joonisel. Minimaalne väline jõud, mis on vajalik klotsi libisemise vältimiseks, on… (sin 37^o = 0,6, cos 37^o = 0,8, g = 10 ms^-2, µ_k = 0,1)

A. 6,4 N

B. 4,6 N

C. 48,5 N

D. 54,4 N

E. 68,8 N

Arutelu

On teada :

Ploki mass (m) = 8 kg

Raskuskiirendus (g) = 10 m/s²

Klotsi kaal (w) = mg = (8)(10) = 80 njuutonit

Ilma 37-ni^o = 0,6

Sest 37^o = 0,8

Kineetilise hõõrdetegur (µ_k) = 0,1

N = w_y = w cos 37^o = (80)(0,8) = 64 njuutonit

Küsis Minimaalne väline jõud (F), mis hoiab plokki paigal nii, et see alla ei libiseks.

Jawab :

Plokk ei libise alla, kui F = w_x

Raskusjõu kaldpinnaga paralleelne komponent :

w_x = w sin θ = (80) (sin 37) = (80) (0,6) = 48

f_k = µ_k N = (0,1)(64) = 6,4

Minimaalne jõud F, et plokk alla ei libiseks :

F + f_k - w_x = 0

F = w_x - f_k = 48 – 6,4 = 41,6 njuutonit

4. 5,0 kg massiga eset tõmmatakse köie abil 71 N jõuga (g = 10 m/s) mööda kaldpinda üles.^-2, patt 37^o = 0,6, cos 37^o = 0,8). Kui hõõrdetegur objekti ja tasapinna vahel on 0,4, siis objekti poolt kogetav kiirendus on…

A. 0,5 ms^-2

B. 2 ms^-2

C. 2,5 ms^-2

D. 3 ms^-2

Näiteks 5 ms^-2

Arutelu

On teada :

Objekti mass (m) = 5 kg

4. 2012/2013 SMA füüsika riikliku eksami küsimused SA 67 nr 5

5,0 kg massiga eset tõmmatakse köie abil 71 N jõuga (g = 10 m/s) mööda kaldpinda üles.^-2, patt 37^o = 0,6, cos 37^o = 0,8). Kui hõõrdetegur objekti ja tasapinna vahel on 0,4, siis objekti poolt kogetav kiirendus on…

A. 0,5 ms^-2

B. 2 ms^-2

C. 2,5 ms^-2

D. 3 ms^-2

Näiteks 5 ms^-2

Arutelu

On teada :

Objekti mass (m) = 5 kg

Raskuskiirendus (g) = 10 m/s²

Objekti kaal (w) = mg = (5)(10) = 50 njuutonit

Jõud F = 71 njuutonit

Ilma 37-ni^o = 0,6

Sest 37^o = 0,8

Hõõrdetegur = 0,4

Küsis Objekti kiirendus (a)

Jawab :

Tulemusjõud

Esmalt arvutage objektile mõjuv resultantjõud.

Raskusjõu kaldpinnaga paralleelne komponent :

w_x = w sin θ = (50) (sin 37) = (50) (0,6) = 30

Raskusjõu komponent, mis on risti kaldpinnaga :

w_y = w cos θ = (50) (cos 37) = (50) (0,8) = 40

Normaaljõud :

N = w_y = 40

Kineetiline hõõrdejõud :

f_k = µ_k N = (0,4)(40) = 16

Kaldpinnale mõjuv resultantjõud:

∑F = F – w_x - f_k = 71 – 30 – 16 = 25 njuutonit

Objekti kiirendus

Objekti kiirendus arvutatakse Newtoni teise seaduse valemi abil:

a = ∑F / m = 25 / 5 = 5 m/s²

Õige vastus on E.

5.
Vaata pilti! Plokk on algul paigal, seejärel tõmmatakse kaldpinnaga paralleelne ülespoole suunatud jõud FKlotsi mass on 8 kg, hõõrdetegur on µ._s = 0,5 ja θ = 45^oSelleks, et klots ülespoole liiguks, peab jõud F olema….

A. 40 N
B. 60 N
C. 60√2 N
D. 80 N
E. 80√2 N

Arutelu
On teada :
Koefitsient staatiline hõõrdumine (µ_s) = 0,5
Nurk (θ) = 45^o
Raskuskiirendus (g) = 10 m/s²
Klotsi mass (m) = 8 kilogrammi
Klotsi kaal (w) = mg = (8 kg)(10 m/s²) = 80 kg m/s² = 80 njuutonit
Küsis Jõu F suurus, mille tõttu plokk liigub ülespoole
Jawab :

Parempoolne plokk liigub üles, kui F ≥ w_x + f_s.
Raskusjõu kaldpinnaga paralleelne komponent :
w_x = w sin θ = (80) (sin 45) = (80) (0,5√2) = 40√2
Raskusjõu komponent, mis on risti kaldpinnaga :
w_y = w cos θ = (80) (cos 45) = (80) (0,5√2) = 40√2
Normaaljõud :
N = w_y = 40√2
Staatiline hõõrdejõud :
f_s = µ_s N = (0,5)(40√2) = 20√2
Jõu F suurus, mille tõttu plokk liigub ülespoole :
F ≥ w_x + f_s
F ≥ 40√2 + 20√2
F ≥ 60√2 njuutonit
Õige vastus on C.

6.
8 kg massiga klots asetatakse kaldpinnale, nagu on näidatud alloleval joonisel. Minimaalne väline jõud, mis on vajalik klotsi libisemise vältimiseks, on… (sin 37^o = 0,6, cos 37^o = 0,8, g = 10 ms^-2, µ_k = 0,1)

A. 6,4 N
B. 4,6 N
C. 48,5 N
D. 54,4 N
E. 68,8 N

Arutelu
On teada :
Ploki mass (m) = 8 kg
Raskuskiirendus (g) = 10 m/s²
Klotsi kaal (w) = mg = (8)(10) = 80 njuutonit
Ilma 37-ni^o = 0,6
Sest 37^o = 0,8
Kineetilise hõõrdetegur (µ_k) = 0,1
Küsis Minimaalne väline jõud (F), mis hoiab plokki paigal nii, et see alla ei libiseks.
Jawab :
Plokk ei libise alla, kui F = w_x
Raskusjõu kaldpinnaga paralleelne komponent :
w_x = w sin θ = (80) (sin 37) = (80) (0,6) = 48
f_k = µ_k N = (0,1)(64) = 6,4
Minimaalne jõud F, et plokk alla ei libiseks :
F + f_k - w_x = 0
F = w_x - f_k = 48 – 6,4 = 41,6 njuutonit

7.
5,0 kg massiga eset tõmmatakse köie abil 71 N jõuga (g = 10 m/s) mööda kaldpinda üles.^-2, patt 37^o = 0,6, cos 37^o = 0,8). Kui hõõrdetegur objekti ja tasapinna vahel on 0,4, siis objekti poolt kogetav kiirendus on…
A. 0,5 ms^-2
B. 2 ms^-2
C. 2,5 ms^-2
D. 3 ms^-2
Näiteks 5 ms^-2
Arutelu
On teada :
Objekti mass (m) = 5 kg
Raskuskiirendus (g) = 10 m/s²
Objekti kaal (w) = mg = (5)(10) = 50 njuutonit
Jõud F = 71 njuutonit
Ilma 37-ni^o = 0,6
Sest 37^o = 0,8
Hõõrdetegur = 0,4
Küsis Objekti kiirendus (a)
Jawab :
Tulemusjõud
Esmalt arvutage objektile mõjuv resultantjõud.
Raskusjõu kaldpinnaga paralleelne komponent :
w_x = w sin θ = (50) (sin 37) = (50) (0,6) = 30
Raskusjõu komponent, mis on risti kaldpinnaga :
w_y = w cos θ = (50) (cos 37) = (50) (0,8) = 40
Normaaljõud :
N = w_y = 40
Kineetiline hõõrdejõud :
f_k = µ_k N = (0,4)(40) = 16
Kaldpinnale mõjuv resultantjõud:
∑F = F – w_x - f_k = 71 – 30 – 16 = 25 njuutonit
Objekti kiirendus
Objekti kiirendus arvutatakse Newtoni teise seaduse valemi abil:
a = ∑F / m = 25 / 5 = 5 m/s²
Õige vastus on E.

8. Vaata pilti! Klots on algselt paigal, seejärel tõmmatakse seda jõuga F ülespoole paralleelselt kaldpinnaga. Klotsi mass on 2 kg, staatiline hõõrdetegur = 0,3 ja nurk = 45^oSelleks, et klots ülespoole liiguks, peab jõud F olema… g = 10 m/s²

Arutelu
On teada, et:
m = 2 kg, g = 10 m/s², = 45^o, μ_s = 0,3
Küsimus: Kui suur on jõud F, et klots liiguks täpselt ülespoole?
Vastus:

Teave: F = tõmbejõud, w = raskusjõud, w_x = kaldpinnaga paralleelse ploki raskuse komponent w_y = kaldpinnaga risti oleva klotsi raskuse komponent, N = normaaljõud, f_s = staatiline hõõrdejõud.

Küsimuses on staatilise hõõrdetegur teada, see tähendab, et kaldpinna pind on kare, nii et tekib hõõrdejõud, mis pärsib ploki liikumist.
Selleks, et klots ülespoole liiguks, peab jõud F olema võrdne w-ga._x +f_sObjekt liigub ülespoole, kui F on suurem kui w._x +f_s.

w = mg = (2)(10) = 20 njuutonit
w_x = w patt 45^o = (20)(½ √2) = 10√2 njuutonit
w_y = w cos 45^o = (20)(½√2) = 10√2 njuutonit
N = w_y = 10√2
f_s = μ_s N = (0,3)(10√2) = 3√2 njuutonit

Nii et plokk liigub ülespoole, siis:
F = w_x +f_s = 10√2 + 3√2 = 13√2 njuutonit
Õige vastus on C.

9. 2 kg massiga ese asetatakse kaldpinnale, nagu on näidatud alloleval pildil. Kui ploki ja kaldpinna vaheline staatiline hõõrdetegur on 0,2√3 ja g = 10 ms^-2, siis objekti liigutav jõud on ...

Arutelu
On teada, et:
m = 2 kg, g = 10 m/s², = 30^o, μ_s = 0,2√3
Küsimus: Mis on resultantjõud, mis liigutab objekti?

Vastus:

Hõõrdumine pärsib alati objekti liikumist, seetõttu on hõõrdejõu suund kujutatud objekti liikumissuunale vastupidisena. Eeldatakse, et objekt liigub allapoole, seega on hõõrdejõud kujutatud ülespoole suunatud. Eeldatakse, et objekt liigub allapoole, kuna puudub jõud, mis seda ülespoole tõmbaks.
w = mg = (2)(10) = 20 njuutonit
w_x = w patt 30^o = (20)(½) = 10 njuutonit
w_y = w cos 30^o = (20)(½ √3) = 10√3 njuutonit
N = w_y = 10√3 njuutonit
f_s = μ_s N = (0,2√3)(10√3) = (2)(3) = 6 njuutonit
Objekti liigutav jõud on saadud:
F = w_x - f_s = 10 – 6 = 4 njuutonit
w_x suurem kui f_s seega liigub objekt allapoole, suunas w_x.
Õige vastus on A.

Küsimuse allikas:

Füüsika riikliku eksami küsimused gümnaasiumile/kutsekoolile