2 näidet Newtoni seaduste rakendamisest köie ja rihmaratta koormussüsteemile
1. Klotsi 1 mass on 2 kg, klotsi 2 mass on 3 kg ja raskuskiirendus on 10 m/s.2. Määrake (a) süsteemi kiirenduse suurus ja suund (b) köiele mõjuva tõmbejõu suurus!
Arutelu
On teada :
1. ploki mass (m1) = 2 kg
2. ploki mass (m2) = 3 kg
Raskuskiirendus (g) = 10 m/s2
1. ploki kaal (w1) = m1 g = (2)(10) = 20 njuutonit
2. ploki kaal (w2) = m2 g = (3)(10) = 30 njuutonit
Jawab :
(a) süsteemi kiirenduse suurus ja suund
w2 > w1 Seega liigub plokk 2 alla, plokk 1 üles. Seega liigub süsteem päripäeva. Jõud, mis on süsteemi liikumisega samas suunas, on w2 ja T1, on positiivne. Jõud, mis on süsteemi liikumisele vastupidine, nimelt T2 ja w1, on negatiivne.
Köie pingutusjõud on köie igas osas sama.
Seega T1 = T2 = T
w2 – T + T – w1 = (m1 +m2)
w2 - w1 = (m1 +m2)
30 – 20 = (2 + 3) a
10 = 5 a
a = 10 / 5
a = 2 m/s2
Süsteemi kiirenduse suurusjärk on 2 m/s2.
(b) köie pinge suurusjärk
Ülevaateplokk 2.
Plokile 2 mõjuvad kaks jõudu. Esiteks, ploki 2 kaal (w2), mis on suunatud allapoole, samas suunas kui ploki 2 liikumine, seega on sellel positiivne märk. Teiseks, köie pingutusjõud plokil 2 (T2), mis on suunatud ülespoole, vastassuunas ploki 2 liikumissuunale, seega on sellel negatiivne märk. Rakenda Newtoni teist seadust:
Ülevaateplokk 1.
Plokile 1 mõjuvad kaks jõudu. Esiteks, ploki 1 kaal (w1), mis on suunatud allapoole, vastassuunas ploki 1 liikumissuunale, seega on sellel negatiivne märk. Teiseks, köie pingutusjõud plokil 1 (T1), mis on suunatud ülespoole, samas suunas kui ploki 1 liikumine, seega on sellel positiivne märk. Rakenda Newtoni teist seadust:
Trossi pingutusjõu suurus = T1 = T2 = T = 24 njuutonit
2. Klots 1 asub karedal ja tasasel pinnal, millel on hõõrdumine. Klotsi 1 mass on 2 kg, ploki 2 mass on 4 kg ja raskuskiirendus on 10 m/s.2, staatilise ja kineetilise hõõrdetegurid on 0,4 ja 0,3. Kas süsteem on paigal või liigub? Kui süsteem liigub, määrake süsteemi kiirenduse suurus ja suund!
Arutelu
Köie tõmbejõudu (T) ei ole näidatud, sest nagu eelmises arvutuses, jääb köie tõmbejõud võrrandist lõpuks välja. Kui seda küsimuses küsitakse, tuleb köie tõmbejõudu näidata, aga kui seda küsimuses ei küsita, siis ignoreerige seda lihtsalt.
On teada :
Küsis Kas süsteem on paigal või liigub? Kui liigub, siis määrake süsteemi kiirenduse suurus ja suund!
Jawab :
Sest w2 fs (40 njuutonit > 8 njuutonit), siis süsteem liigub, kusjuures plokk 2 liigub vertikaalselt allapoole ja plokk 1 liigub horisontaalselt paremale. Kui süsteem liigub, on plokile 1 mõjuv hõõrdejõud kineetiline hõõrdejõud (fk). Rakenda Newtoni teist seadust:
Süsteemi kiirenduse suurusjärk on 5,7 m/s2
[Inglise keel: Nööri ja rihmarattaga ühendatud kehad – Newtoni liikumisseaduse rakendamine ]
