4 näidet tsentripetaaljõu küsimustest
1. 200-grammine objekt on seotud kerge köie külge ja seejärel pööratakse seda horisontaalselt konstantse nurkkiirusega 5 rad s –1 , nagu on näidatud järgmisel joonisel. Kui köie pikkus on l = 60 cm, siis objektile mõjuva tsentripetaaljõu suurus on…
A. 0,3 N
B. 0,6 N
C. 3 N
D. 6 N
E. 30 N
Arutelu
On teada, et:
Objekti mass (m) = 200 grammi = 200/1000 kg = 2/10 kg = 0,2 kg
Nurkkiirus (ω) = 5 radiaani sekundis
Köie pikkus = ringikujulise tee raadius (r) = 60 cm = 60/100 meetrit = 0,6 meetrit
Küsimus: Objektile mõjuva tsentripetaaljõu suurus on….
Vastus:
Tsentripetaaljõud on resultantjõud, mis põhjustab objektile tsentripetaalkiirenduse. Tsentripetaaljõu valem on:
∑ F = ma s
∑ F = mv² / r = mω²r
Kirjeldus: ∑ F = tsentripetaaljõud, m = objekti mass, v = tangentsiaalkiirus, ω = nurkkiirus, r = ringjoone raadius.
∑ F = m ω 2 r = (0,2)(5) 2 (0,6) = (0,2)(25)(0,6) = 3 njuutonit
Õige vastus on C.
2. Õpilane keerutab nööri otsa seotud kivi. Kivi pööratakse horisontaalselt, nagu eespool näidatud. Kui kivi pöörlemiskiirus kahekordistub, muutub tsentripetaaljõud...
A. 6 korda originaal
B. Veel kaks korda
C. Veel üks kord
D. Veel kaks korda
E. 2 korda originaal
Arutelu
On teada, et:
Kivi mass = m
Kivi kiirus = v
Köie pikkus = raadius = r
Küsimus: Kui kiirust kahekordistada, muutub tsentripetaaljõud...
Vastus:
Kui kiirust kahekordistada, siis tsentripetaaljõud muutub järgmiselt:
Tsentripetaaljõud muutub algsest neli korda suuremaks.
Õige vastus on C.
3. Tasasel teel on kurv, mille läbimiseks auto peab kulutama maksimaalse kiiruse 10 ms –1 . Rehvide ja tee vaheline hõõrdetegur on 0,5 ja tee kõverusraadius on R m. Siis R väärtus on… (g = 10 ms –2 ).
A. 7,5 meetrit
B. 8,0 meetrit
C. 10 meetrit
D. 15 meetrit
E. 20 meetrit
Arutelu
On teada, et:
Kiirus (v) = 10 m/s
Rehvi ja tee vaheline hõõrdetegur (μs ) = 0,5
Raskuskiirendus (g) = 10 m/ s²
Küsimus: Tee kõverusraadius (R meetrit)
Vastus:
Ainus horisontaalne jõud, mis autole pöörde ajal mõjub, on staatiline hõõrdumine . Staatilise hõõrdumise valem on:
4. Auto sõidab tee kurvis asendis M, nagu on näidatud alloleval pildil.
Rataste ja tee vaheline staatiline hõõrdetegur on 0,4 (gravitatsioonikiirendus 10 m/s⁻² ) . Auto rajalt mahajäämise vältimiseks on lubatud maksimaalne kiirus…
A. √10 ms-1
B. 2 √ 10 ms -1
C. 4 √ 10 ms -1
D. 5 √ 10 ms -1
E. 6 √ 10 ms -1
Arutelu
On teada, et:
Staatiline hõõrdetegur (μs ) = 0,4
Raskuskiirendus (g) = 10 m/ s²
Kumerusraadius (R) = 40 meetrit
Küsiti: maksimaalne kiirus (v)
Vastus:
Newtoni teine liikumisseadus ühtlase ringliikumise kohta
Teave:
ΣF = tsentripetaaljõud = resultantjõud = kogujõud, m = objekti mass, a s = tsentripetaalkiirendus, v = lineaarkiirus, R = kõverusraadius
Tsentripetaalne jõud
Tsentripetaaljõud on ringjoone keskpunkti suunas suunatud resultantjõud. Kui auto liigub ringis, on ainus keskpunkti suunas suunatud jõud staatiline hõõrdumine, seega on staatiline hõõrdumine tsentripetaaljõud.
Staatilise hõõrdejõu valem:
Teave:
μ s = staatilise hõõrdetegur, w = objekti kaal, m = objekti mass, g = raskuskiirendus.
Arvutage maksimaalne kiirus (v):
Õige vastus on C.
Küsimuse allikas:
Füüsika riikliku eksami küsimused gümnaasiumile/kutsekoolile
