Newtoni seaduse näidisküsimused

20 näidet Newtoni seadustest

Newtoni esimene seadus

1. Kui objektile mõjuv resultantjõud on võrdne nulliga, siis...

(1) objekt ei kiirene

(2) objektid on alati paigal

(3) objekti kiiruse muutus on null

(4) Objektil on võimatu liikuda sirgjooneliselt konstantse kiirusega

Tõde on see…

A. (1), (2) ja (3)

Ainult B. (1) ja (3)

Ainult C. (2) ja (4)

Ainult D. (4)

E. (1), (2), (3) ja (4)

Arutelu

Õige vastus on:

(1) Objekt ei kiirene

Saadud jõud põhjustab objekti kiirenduse. Kui saadud jõud on null, siis objekt ei kiirene.

(2) Objektid on alati paigal

Newtoni esimene seadus ütleb, et kui objektile mõjuv resultantjõud on võrdne nulliga, siis paigal olev objekt jääb paigale ja objekt, mis liigub konstantse kiirusega (ühtlane lineaarne liikumine), jätkab liikumist konstantse kiirusega.

(3) Objekti kiiruse muutus on null

Kiiruse muutus = kiirendus. Objekti kiiruse muutus on null, mis tähendab, et objekti kiirendus on null. Kui kiirendus on null, siis on objektile mõjuv resultantjõud null.

Õige vastus on A.

Liftis olevad objektid

2. Seisvas liftis olles on Sandi kaal 500 N. Raskuskiirendus = 10 ms^-2 Kui lift kiirendab, on trossi pinge 750 N. Seega on lifti kiirendus…

A. 5,0 ms^-2

B. 7,5 ms^-2

C. 10,0 ms^-2

D. 12,5 ms^-2

E. 15,0 ms^-2

Arutelu

On teada, et:

Koodkaal (w) = 500 njuutonit = 500 kg ms^-2 (vaikne lift)

Raskuskiirendus (g) = 10 ms^-2

Parooli mass (m) = 500 / 10 = 50 kg

Trossi pinge (T) = 750 N (lift kiirendatud)

Lifti massi ei arvestata.

Küsis: Lifti kiirendus

Vastus:

Lift seisab, kiirendust ei ole (a = 0). Ülespoole suunatud jõud on positiivne, allapoole suunatud jõud on negatiivne.

ΣF = mA

T – w = 0

T = w

T = 20 000 njuutonit

Kui lift kiirendab allapoole, muutub trossi tõmbejõud väiksemaks kui 500 njuutonit. Teisest küljest, kui lift kiirendab ülespoole, muutub trossi tõmbejõud suuremaks kui 500 njuutonit.

Trossi pinge suureneb 750 N-ni, mis põhjustab lifti kiirenduse ülespoole. Lifti liikumisega samas suunas mõjuvad jõud on positiivsed ja vastassuunas mõjuvad jõud on negatiivsed.

T – w = ma

750 – 500 = 50 a

250 = 50 a

a = 250 / 50

a = 5,0 ms^-2

Õige vastus on A.

3. 60 kg kaaluv inimene on liftis, mis liigub allapoole kiirendusega 3 m/s.^-2Kui gravitatsioonikiirendus Maal on 10 m/s^-2, siis liftipõranda poolt inimesele avaldatava normaaljõu suurus on….

A. 180 N

B. 200 N

C. 340 N

D. 420 N

E. 600 N

Arutelu

On teada, et:

Mass (m) = 60 kg

Inimese ja lifti kiirendus (a) = 3 m/s²

Raskuskiirendus (g) = 10 m/s²

Raskusjõud (w) = mg = (60)(10) = 600 njuutonit

Küsis: normaaljõud (N)

Vastus:

Liftis mõjuvad inimesele kaks jõudu: gravitatsioon (w) ja liftipõranda poolt inimesele avaldatav normaaljõud (N). Vektorsuurusi on kolm: gravitatsioon, normaaljõud ja lifti kiirendus, kus gravitatsioon on suunatud allapoole, normaaljõud on suunatud ülespoole ja lifti kiirendus on suunatud allapoole. Allapoole suunatud vektorsuurus valitakse positiivse märgiga ja ülespoole suunatud vektorsuurus negatiivse märgiga.

∑F = ma

w – N = (60)(3)

600 – N = 180

N = 600–180

N = 420 njuutonit

Õige vastus on D.

4. Reza, kelle mass on 40 kg, on ülespoole liikuvas liftis. Kui liftipõranda jõud Reza jalgadele on 520 N ja raskuskiirendus on 10 m/s^-2, siis lifti kiirendus on….

A. 1,0 ms^-2

B. 1,5 ms^-2

C. 2,0 ms^-2

D. 2,5 ms^-2

E. 3,0 ms^-2

Arutelu

On teada, et:

Mass (m) = 40 kg

Normaaljõud (N) = 520 N

Raskuskiirendus (g) = 10 m/s²

Raskusjõud (w) = mg = (40)(10) = 400 N

Küsis: Lifti kiirendus

Vastus:

∑F = ma

400 – 520 = (40)(a)

-120 = (40)(a)

a = -120/40

a = -3 m/s²

Lifti kiirendus on 3 m/s²Negatiivne märk tähendab, et lift liigub üles.

Õige vastus on E.

5. 60 kg kaaluv inimene on liftis, mis liigub allapoole kiirendusega 3 m/s.^-2Kui suurt survet avaldavad inimeste jalad lifti põrandale?

Arutelu

On teada, et:

Inimese mass (m) = 60 kg

Inimese kaal (w) = mg = (60 kg)(10 m/s²) = 600 kg m/s² = 600 njuutonit

Lifti kiirendus (a) = 3 m/s², alla.

Küsis: Kui suurt survet avaldavad inimeste jalad lifti põrandale?

Vastus:

Lift liigub alla kiirendusega (a) 3 m/s². Lifti liikumisega samas suunas mõjuv jõud on positiivne, lifti liikumisega vastassuunas mõjuv jõud on negatiivne.

w – N = ma

N = w – ma

N = 600 – (60)(3)

N = 600–180

N = 420 njuutonit

See on lifti põranda poolt inimesele avaldatav normaaljõud. Inimene seisab liftis paigal, nii et normaaljõu suurus on võrdne inimese näivkaaluga. Näivkaal on võrdne inimese jalgade survega põrandale.

Rihmaratta köie koormussüsteem

6. Kaks eset A ja B, kumbki massiga 6 kg ja 2 kg, on köiega rihmaratta külge seotud, nagu pildil näidatud. Kui köie ja rihmaratta hõõrdumist ei arvestata ja g = 10 ms^-2, siis on köie pinge ….

A. 20 N

B. 24 N

C. 27 N

D. 30 N

E. 50 N

Arutelu

On teada, et:

m_A = 6 kg, m_B = 2 kg, g = 10 m/s²

w_A = m_A g = (6 kg)(10 m/s²) = 60 kg m/s²

w_B = m_B g = (2 kg)(10 m/s²) = 20 kg m/s²

Küsimus: Kui suur on köie pingutusjõud (T)?

Vastus:

w_A > w_B seega liigub süsteem vastupäeva (m_A liiguta alla, m_B liiguta üles).

Kiirendus

ΣF = ma

w_A - w_B = (m_A +m_B)

60 – 20 = (6 + 2) a

40 = (8) a

a = 40 / 8 = 5 m/s²

Köie pinge 

m_A liiguta alla

w_A - T_A = m_A a

60 – T_A = (6)(5)

60 – T_A = 30

T_A = 60 - 30

T₂ = 30 njuutonit

m_B liiguta üles

T_B - w_B = m_B a

T_B – 20 = (2)(5)

T_B - 20 = 10

T_B = 10 + 20

T₁ = 30 njuutonit

Nööri pinge (T) = 30 njuutonit.

Õige vastus on D.

7. Vaata kõrvalolevat pilti! Köie ja ploki vaheline hõõrdumine on ignoreeritud. Kui mass A = 5 kg, siis g = 10 ms.^-2 ja A liigub allapoole kiirendusega 2,5 ms^-2, siis milline on B mass?

A. 0,5 kg

B. 1 kg

U. 1,5 kg

D. 2 kg

Näiteks 3 kg

Arutelu

On teada, et:

Mass A (m_A) = 5 kg

Raskuskiirendus (g) = 10 m/s²

Kiirendus A ehk süsteemi kiirendus (a) = 2,5 m/s²

Kaal A (w_A) = (m_A)(g) = (5)(10) = 50 njuutonit

Küsimus: kui suur on B mass (m_B)?

Vastus:

Plokk A liigub allapoole A raskuse (w) tõttu._A) on suurem kui B kaal (w_B).

Rakenda Newtoni teist seadust:

ΣF = mA

w_A - w_B = (m_A +m_B)

50 – (m_B)(10) = (5 + m_B) (2,5)

50 - 10 linn_B = 12,5 + 2,5 meetrit_B

50 – 12,5 = 2,5 meetrit_B + 10 m_B

37,5 12,5 = XNUMX m_B

m_B = 3 kg

Õige vastus on E.

8. Kaks eset massidega 2 kg ja 3 kg seotakse köiega kokku ja kinnitatakse seejärel ploki külge, mille massi ignoreeritakse, nagu pildil näidatud.

Kui gravitatsioonikiirenduse suurus on = 10 ms^-2, süsteemi poolt kogetav nööri pingutusjõud on….

A. 20 N

B. 24 N

C. 27 N

D. 30 N

E. 50 N

Arutelu

On teada, et:

m₁ = 2 kg, m₂ = 3 kg, g = 10 m/s²

w₁ = (m₁)(g) = (2 kg)(10 m/s²) = 20 kg m/s² või 20 njuutonit

w₂ = (m₂)(g) = (3 kg)(10 m/s²) = 30 kg m/s² või 30 njuutonit

Küsimus: Kui suur on köie pingutusjõud (T)?

Vastus:

w₂ > w₁ seega liigub süsteem päripäeva (m₂ liiguta alla, m₁ liiguta üles).

Kiirendus

ΣF = ma

w₂ - w₁ = (m₁ +m₂)

30 – 20 = (2 + 3) a

10 = (5) a

a = 10 / 5 = 2 m/s².

Köie pinge 

m₂ liiguta alla

w₂ - T₂ = m₂ a

30 – T₂ = (3)(2)

30 – T₂ = 6

T₂ = 30 - 6

T₂ = 24 njuutonit

m₁ liiguta üles

T₁ - w₁ = m₁ a

T₁ – 20 = (2)(2)

T₁ - 20 = 4

T₁ = 20 + 4

T₁ = 24 njuutonit

Nööri pinge (T) = 24 njuutonit.

Õige vastus on B.

9. Kaks plokki on ühendatud sileda rihmarattaga ja rihmaratta massi ignoreeritakse, nagu joonisel näidatud. Mass A = m_A, mass B = m_B ja plokk B langeb kiirendusega a. Kui gravitatsioonikiirendus on g, siis plokile B tekkiva köiepinge suurus on…

A. T = m_B.a

B. T = m_A (a–g)

C. T = m_A (g–a)

D. T = m_B (a–g)

E. T = m_B (g–a)

Arutelu

Tasane pind on sile, seega puudub hõõrdejõud, mis takistaks ploki A liikumist. Jõud, mis liigutab plokisüsteemi, on ploki B kaal.

Arvutage süsteemi kiirendus:

Arvutage köie pingutusjõud (T):

Vaatleme ühe objekti, näiteks A, liikumist. A liigub paremale.

Asenda m_A peal võrrand 1 koos m-iga_A peal võrrand 2.

Õige vastus on E.

10. 10 kg massiga klots asetatakse karedale põrandale ja seejärel tõmmatakse seda horisontaalse jõuga F. Kui staatiline hõõrdetegur on μ_s = 0,5 ja kineetilise hõõrdetegur μ_k = 0,3. Määrake hõõrdejõu suurus hetkel, kui klots hakkab liikuma. (g = 10 m/s²)
Arutelu
Klotik liigub täpselt siis, kui tõmbejõu suurus on = maksimaalse staatilise hõõrdejõu suurus. Staatiline hõõrdumine mõjub objektile (päristab objekti liikumist) siis, kui objekti tõmmatakse, kuid objekt pole veel liikunud. Staatiline hõõrdumine saavutab maksimaalse väärtuse siis, kui objekt on just liikumas (objekt pole veel liikunud, objekt peaaegu liigub). Seevastu kineetiline hõõrdumine mõjub objektile (päristab objekti liikumist) siis, kui objekt juba liigub.
On teada, et:
Küsimus: Maksimaalne staatiline hõõrdejõud (f_s)?
Vastus:
Kui objekt asub tasasel pinnal, nagu pildil, siis normaaljõu suurus = objekti kaal.
Normaaljõud (N) = gravitatsioon (w) = 100 njuutonit
Maksimaalse staatilise hõõrdejõu valem:
Kineetilist hõõrdetegurit arvutustes ei kasutata.

11. Kaks klotsi on ühendatud kerge köiega, mida tõmbab horisontaalne jõud F = 20 N (vt joonist). Kui g = 10 ms^-2 ja kui ploki ja pinna vaheline kineetilise hõõrdetegur on 0,1, siis määrake ploki kiirenduse suurus...
Arutelu
On teada, et:
Küsimus: klotsi kiirendus (a)?
Vastus:
12. Klots A massiga 2 kg ja plokk B massiga 4 kg on paigutatud nii, nagu pildil näidatud. Kui põranda hõõrdetegur on 3 korda suurem kui ploki B hõõrdetegur, liigub plokk A kiirendusega 5 m/s.^-2Seega on ploki A ja põranda vahelise hõõrdejõu suhe plokkide A ja B suhtes… g = 10 m/s²
Arutelu
On teada, et:
Küsis:
Ploki A ja põranda hõõrdejõu võrdlus (f_{s A}) plokkide A ja B hõõrdejõuga (f_{s B})?
Vastus:

13. Vaata kõrvalolevat pilti! Iga klotsi mass on m.₁ = 2 kg ja m₂ = 3 kg ja rihmaratta massi eiratakse. Kui tasapinna pind on sile ja g = 10 ms^-2, siis süsteemi kiirendus on ….
A. 0,5 ms^-2
B. 2,0 ms^-2
C. 2,5 ms^-2
D. 4,0 ms^-2
E. 6,0 ms^-2
Arutelu
On teada, et:
m₁ = 2 kg, m₂ = 3 kg, g = 10 ms^-2
w₂ = m₂ g = (3)(10) = 30 kg m/s² või 30 njuutonit
Küsimus: Süsteemi (a) kiirendus?
Vastus:
14. Massiga objekt on ühendatud sileda rihmaratta külge kinnitatud köiega, nagu pildil näidatud. Kui m₁ = 2 kg, m₂ = 3 kg ja g = 10 ms^-2, siis köie tõmbejõu T suurus on…
A. 10,2 N
B. 13,3 N
C. 15,5 N
D. 18,3 N
E. 24,0 N
Arutelu
On teada, et:
m₁ = 2 kg, m₂ = 3 kg, g = 10 ms^-2
w₁ = (2)(10) = 20 njuutonit
w₂ = (3)(10) = 30 njuutonit
Küsimus: Kui suur on köiele mõjuv tõmbejõud (T)?
Vastus:
w₂ = 30 njuutonit on suurem kui w₁ = 20 njuutonit, seega m₂ liiguta alla, m₁ ülespoole liikuma.
Newtoni teise seaduse valem:
Köie pingutusjõud?
Süsteemi liikumissuuna või süsteemi kiirenduse suuna järgi on gravitatsioonijõu m suund₂ allapoole, köie pingutusjõu suund m-le₂ tippu:
w₂ - T₂ = m₂ a
30 – T₂ = (3)(2)
30 – T₂ = 6
T₂ = 30 - 6
T₂ = 24 njuutonit
Raskusjõu suund m₁ allapoole, köie pingutusjõu suund m-le₁ tippu:
T₁ - w₁ = (m₁) (a)
T₁ – 20 = (2)(2)
T₁ - 20 = 4
T₁ = 4 + 20
T₁ = 24 njuutonit
Köie pingutusjõud (T) = T₁ = T₂ = 24 njuutonit.

15. Kaks klotsi, mille mass on 4 kg, on ühendatud köie ja plokirattaga, nagu joonisel näidatud. Pind ja plokk on siledad. Kui klotsi B tõmmatakse horisontaalse jõuga 50 N, on klotsi kiirendus… (g = 10 m/s²)
A. 1,25 m/s²
B. 7,5 m/s²
C. 10 m/s²
D. 12,5 m/s²
E. 15 m/s²
Arutelu
On teada, et:
m_A = 4 kg, m_B = 4 kg, g = 10 m/s²
w_A = (m_A)(g) = 4)(10) = 40 njuutonit
F = 50 njuutonit
Küsiti: süsteemi kiirendus?
Vastus:
Newtoni teise seaduse valem:
Mõlema ploki kiirendus on 1,25 m/s²Kahe ploki liikumissuund = tõmbejõu F suund.

16. Vaata kõrvalolevat pilti! Iga klotsi mass on m.₁ = 6 kg ja m₂ = 4 kg ja rihmaratta massi eiratakse. Kui tasapinna pind on sile ja g = 10 ms^-2, nii kiirendus süsteem on….

A. 0,5 ms^-2
B. 2,0 ms^-2
C. 2,5 ms^-2
D. 4,0 ms^-2
E. 5,0 ms^-2

Arutelu
On teada, et:
m₁ = 6 kg, m₂ = 4 kg, g = 10 m/s²
w₁ = m₁ g = (6 kg)(10 m/s²) = 60 kg m/s² või 60 njuutonit
w₂ = m₂ g = (4 kg)(10 m/s²) = 40 kg m/s² või 40 njuutonit
Küsiti: süsteemi (a) kiirendus?
Vastus:

m₁asub siledal ja tasasel pinnal ilma hõõrdumiseta, nii et süsteemi juhib gravitatsioon 2. plokk.
Terapkan Newtoni teine ​​seadus :
∑F = mA
w₂ = (m₁ +m₂)
40 N = (6 kg + 4 kg) a
40 N = (10 kg) a
a = 40 N / 10 kg
a = 4 m/s²
Õige vastus on D.

17. Kaks klotsi, igaüks massiga 2 kg, on ühendatud köie ja plokirattaga, nagu joonisel näidatud. Pind ja plokk on siledad. Kui klotsi B tõmmatakse horisontaalse jõuga 40 N, on klotsi kiirendus… (g = 10 m/s²)

A. 5 m/s²
B. 7,5 m/s²
C. 10 m/s²
D. 12,5 m/s²
E. 15 m/s²

Arutelu:
On teada, et:
m_A = m_B = 2 kg, g = 10 m/s², F = 40 N
w_A = mg = (2)(10) = 20 N
Küsimus: klotsi kiirendus (a)?
Vastus:
Klotsi pind on sile, seega on klotsi liikumist mõjutav jõud ainult jõud F ja ploki A kaal.
Rakenda Newtoni teist seadust:
∑F = mA
F – w_A = (m_A +m_B)
40 – 20 = (2 + 2) a
20 = (4) a
a = 20 / 4
a = 5 m/s²
Õige vastus on A.

Kaldtasapind

18. 2 kg massiga klots asub siledal kaldpinnal, mille kaldenurk on 30°.^o, nii et plokk liigub konstantse kiirendusega. Kui g = 10 ms^-2, siis plokki liigutava jõu suurus on...
A. 5 N
B. 6 N
C. 7 N
D. 8 N
E. 10 N
Arutelu
On teada, et:
m = 2 kg, g = 10 m/s², teeta = 30^o
w = mg = (2)(10) = 20 kg m/s² = 20 N.
Küsimus: Milline jõud liigutab klotsi?
Vastus:

Jõud, mis plokki liigutab, on w_x.
w_x = w sin teta
w_x = (20₀₀₀N)(sin 30₀₀^o)
w_x = (20 N)(0,5)
w_x = 10 N.
Jõud, mis klotsi liigutab, on 10 njuutonit.
Õige vastus on E.

19. Kaks klotsi on ühendatud kerge köiega, mida tõmbab horisontaalne jõud F = 24 N. g = 10 ms^-2 ja põrandapind on libe. Klotsi kiirenduse suurus Newtoni teise seaduse abil iga objekti jaoks on...
Arutelu
On teada, et:
m₁ = 2 kg, m₂ = 4 kg, F = 24 N
Küsimus: Milline on klotsi kiirendus (a)?
Vastus:
Klotsi kiirenduse suurusjärk on 4 m/s².

20. Seisvas liftis olles on Sandi kaal 500 N. Raskuskiirendus = 10 ms^-2Kui lift kiirendab, on trossi pinge 750 N. Seega on lifti kiirendus...
A. 5,0 ms^-2
B. 7,5 ms^-2
C. 10,0 ms^-2
D. 12,5 ms^-2
E. 15,0 ms^-2
Arutelu
On teada, et:
w = 500 N, g = 10 m/s², T = 750 N
Küsimus: lifti kiirendus (a)?
Vastus:
Paroolide mass:
w = mg
500 = m (10)
m = 500/10
m = 50 XNUMX kg
Lifti mass on teadmata, seega lifti ja selle sisu kogumass = koodi mass.
Newtoni esimese seaduse kohaselt, kui lift seisab paigal, on resultantjõud 0.
Trossi tõmbejõud (T), kui tõstuk seisab, on 500 N.
Kui lift kiirendab, muutub trossi pingutusjõud (T) 750 N-ks ehk suureneb 250 N võrra.

Lifti kiirendus on 5 m/s² ja kiirenduse suund = lifti liikumise suund on ülespoole.

Küsimuse allikas:

Füüsika riikliku eksami küsimused gümnaasiumile/kutsekoolile