Lahendatud probleemid Newtoni liikumisseaduste osas – Newtoni teine liikumisseadus
1. 1 kg kaaluv objekt kiireneb konstantse kiirusega 5 m/s² . Hinnake objekti kiirendamiseks vajalikku netojõudu.
Tuntud:
Mass (m) = 1 kg
Kiirendus (a) = 5 m/ s²
Soovitud : netojõud (∑F)
lahendus:
Netojõu leidmiseks kasutame Newtoni teist seadust.
∑ F = mA
∑ F = (1 kg)(5 m/s² ) = 5 kg m/s² = 5 njuutonit
[irp]
2. Objekti mass = 1 kg, netojõud ∑F = 2 njuutonit. Määrake objekti kiirenduse suurus ja suund….
Tuntud:
Mass (m) = 1 kg
Netojõud (∑F) = 2 njuutonit
Otsitakse : kiirenduse (a) suurust ja suunda.
lahendus:
a = ∑F / m
a = 2 / 1
a = 2 m/ s²
Kiirenduse suund = netojõu suund (∑F)
[irp]
3. Objekti mass = 2 kg, F1 = 5 njuutonit, F2 = 3 njuuton. Kiirenduse suurus ja suund on…
Tuntud:
Mass (m) = 2 kg
F1 = 5 njuutonit
F2 = 3 njuutonit
Otsitakse: kiirenduse (a) suurust ja suunda.
lahendus:
netojõud:
∑ F = F1 – F2 = 5 – 3 = 2 njuutonit
Kiirenduse suurusjärk:
a = ∑F / m
a = 2 / 2
a = 1 m/ s²
Kiirenduse suund = netojõu suund = F1 suund
[irp]
4. Objekti mass = 2 kg, F1 = 10 njuutonit, F2 = 1 njuuton. Kiirenduse suurus ja suund on…
Tuntud:
Mass (m) = 2 kg
F2 = 1 njuutonit
F1 = 10 njuutonit
F 1x = F 1 cos 60 0 = (10)(0.5) = 5 njuutonit
Otsitakse : kiirenduse (a) suurust ja suunda.
lahendus:
Netojõud:
∑ F = F 1x – F 2 = 5 – 1 = 4 njuutonit
Kiirenduse suurusjärk:
a = ∑F / m
a = 4 / 2
a = 2 m/ s²
Kiirenduse suund = netojõu suund = F 1x suund
[irp]
5. F1 = 10 njuutonit, F2 = 1 njuuton, m1 = 1 kg, m2 = 2 kg. Kiirenduse suurus ja suund on…
Tuntud:
Mass 1 (m1 ) = 1 kg
Mass 2 (m2 ) = 2 kg
F1 = 10 njuutonit
F2 = 1 njuutonit
Otsitakse : kiirenduse (a) suurust ja suunda.
lahendus:
Netojõud:
∑ F = F1 – F2 = 10 – 1 = 9 njuutonit
Kiirenduse suurusjärk:
a = ∑F / ( m1 + m2 )
a = 9 / (1 + 2)
a = 9 / 3
a = 3 m/ s²
Kiirenduse suund = netojõu suund = F1 suund
[irp]
6.
40 kg kaaluvat klotsi kiirendab jõud 200 N. Klotsi kiirendus on 3 m/ s² . Määrake klotsile mõjuv hõõrdejõud.
A. 15 N
B. 40 N
C. 43 N
D. 80 N
Tuntud:
Mass (m) = 40 kg
Jõud (F) = 200 N
Kiirendus (a) = 3 m/ s²
Otsitakse: Hõõrdejõudu (F g )
lahendus:
Newtoni teise liikumisseaduse võrrand
∑ F = mA
∑ F = netojõud, m = mass, a = kiirendus
Jõu F suund on paremale, hõõrdejõu suund vasakule (hõõrdejõu suund on vastupidine objekti liikumissuunale).
Valige positiivseks suunaks parem ja negatiivseks suunaks vasak.
∑ F = mA
F – F g = ma
200 – Fg = (40)(3)
200 – F g = 120
Fg = 200–120
Fg = 80 njuutonit
Õige vastus on D.
7. Aseta 100-grammine plokk A 300-grammise ploki B kohale ja seejärel lükatakse plokki B 5 N jõuga vertikaalselt ülespoole. Määrake ploki B normaaljõud plokile A.
A. 1 N
B. 1.25 N
C. 2 N
D. 3 N
Tuntud:
Jõud (F) = 5 njuutonit
Klotsi A mass (m A ) = 100 grammi = 0.1 kg
Ploki B mass (m² /2 ) = 300 grammi = 0.3 kg
Raskuskiirendus (g) = 10 m/ s²
Klotsi A kaal (w A ) = (0.1 kg)(10 m/s² ) = 1 kg m/s² = 1 njuuton
Klotsi B kaal (wB ) = (0.3 kg)(10 m/s² ) = 3 kg m/s² = 3 njuutonit
Otsitakse: ploki B poolt plokile A avaldatav normaaljõudu
lahendus:
Nagu joonisel näidatud, mõjuvad mõlemale plokile mitu jõudu.
F = tõukejõud (mõjub plokile B)
w A = ploki A kaal (mõjub plokile A)
w B = ploki B kaal (mõjub plokile B)
N A = ploki B poolt plokile A avaldatav normaaljõud (mõjub plokile A)
N A ' = ploki A poolt plokile B avaldatav normaaljõud (mõjub plokile B)
Rakenda Newtoni teist liikumisseadust mõlemale plokile:
∑ F = mA
F – w A – w B + N A – N A ' = (m A + m B ) a
N A ja N A ' on sama suurusega, kuid vastupidise suunaga toime-reaktsioonjõud, mis seetõttu võrrandist välja jäetakse.
F – w A – w B = (m A + m B ) a
5 – 1 – 3 = (0.1 + 0.3) a
5 – 4 = (0.4) a
1 = (0.4) a
a = 1 / 0.4
a = 2.5 m/ s²
Rakenda Newtoni teist liikumisseadust plokile A:
∑ F = mA
N A – w A = m A a
N A – 1 = (0.1)(2.5)
Pole kohaldatav – 1 = 0.25
NA = 1 + 0.25
NA = 1.25 njuutonit
Õige vastus on B.
8. Nöörile ja plokirattale kinnitatud ese, mille raskus on 4 N. Plokile mõjub 2 N jõud ja nööri ühte otsa tõmmatakse 9 N jõuga. Määrake esemele X mõjuv netojõud.
A. 3 N ülespoole
B. 4 N allapoole
C. 9 N ülespoole
D. 9 N allapoole
Tuntud:
X kaal (wX ) = 4 njuutonit
Tõmbejõud (Fx ) = 2 njuutonit
Pingutusjõud (F T ) = 9 njuutonit
Otsitakse: Objektile mõjuv netojõud
lahendus:
Objektile mõjuvad vertikaalselt ülespoole suunatud jõud
Pingutusjõud on nööri kõikides osades sama suur. Seega on pingutusjõud 9 N.
Objektile mõjuvad vertikaalselt allapoole suunatud jõud
Objektile X mõjuvad kaks vertikaalselt allapoole suunatud jõudu: raskuse w x horisontaalne komponent ja jõu F x horisontaalne komponent.
Objektile mõjuv netojõud
F T – w X – F x = 9 – 4 – 2 = 9 – 6 = 3
Objektile X mõjuv netojõud on 3 njuutonit ja liigub vertikaalselt ülespoole.
Õige vastus on A.
9. Keha seisab algselt siledal horisontaalsel pinnal ja sellele mõjub 16 N suurune jõud, mistõttu see kiireneb kiirusega 2 m/s² . Kui sama keha seisab karedal horisontaalsel pinnal ja sellele mõjub hõõrdejõud 2 N, siis määrake selle kiirendus, kui sellele mõjub sama jõud 16 N.
A. 1.75 m/ s²
B. 1.50 m/ s²
C. 1.00 m/ s²
D. 0.88 m/ s²
Tuntud:
Jõud (F) = 16 njuutonit = 16 kg m/ s²
Kiirendus (a) = 2 m/ s²
Hõõrdejõud ( Ffric ) = 2 njuutonit = 2 kg m/ s²
Otsitakse: Objekti kiirendust?
lahendus:
Sile horisontaalne pind (hõõrdejõuta):
∑F = ma
F = ma
16 = (m)²
m = 16/2
m = 8 XNUMX kg
Objekti mass on 8 kilogrammi.
Kare horisontaalne pind (tekib hõõrdejõud):
∑F = ma
F – F fric = ma
16 – 2 = 8 a
14 = 8 a
a = 14 / 8
a = 1.75 m/ s²
Objekti kiirendus on 1.75 m/ s².
Õige vastus on A.
10. Tom ja Andrew lükkavad eseme siledal põrandal. Tom lükkab eset jõuga 5.70 N. Kui eseme mass on 2.00 kg ja eseme kiirendus on 2.00 ms⁻² , siis määrake Tomile mõjuva jõu suurus ja suund.
A. 1.70 N ja selle suund on vastupidine Andrew mõjuvale jõule.
B. 1.70 N ja selle suund on sama, mis Andrew'le mõjuv jõud
C. 2.30 N ja selle suund on vastupidine Andrew' mõjuva jõu suundale.
D. 2.30 N ja selle suund on sama mis Andrew' mõjuval jõul.
Tuntud:
Andrew' mõjuv tõukejõud (F1 ) = 5.70 njuutonit
Objekti mass (m) = 2.00 kg
Kiirendus (a) = 2.00 m/ s²
Otsitakse: Tomi ( F2 ) poolt avaldatava jõu suurust ja suunda?
lahendus:
Rakenda Newtoni teist liikumisseadust:
∑ F = mA
F1 + F2 = ma
5.70 + F2 = (2)(2)
5.70 + F2 = 4
F2 = 4 – 5.70
F2 = –1.7 njuutonit
Miinusmärk näitas, et (F2 ) on vastupidine Andrew' ( F1 ) poolt avaldatavale tõukejõule .
Õige vastus on A.
11. Kui klotsi mass on sama, siis milline joonis näitab väikseimat kiirendust?
Lahendus
Netojõud A:
ΣF = 4 N + 2 N - 3 N = 6 N - 3 N = 3 njuutonit, vasakule
Netojõud B:
ΣF = 2 N + 3 N – 4 N = 5 N – 4 N = 1 njuutonit, paremale
Netojõud C:
ΣF = 4 N + 3 N – 2 N = 7 N – 2 N = 5 njuutonit, paremale
Netojõud D:
ΣF = 3 N + 4 N + 2 N = 9 njuutonit, paremale
Newtoni teise seaduse võrrand:
ΣF = mA
a = ΣF / m
a = kiirendus, ΣF = netojõud, m = mass
Ülaltoodud valemi põhjal on kiirendus (a) otseselt proportsionaalne netojõuga (ΣF) ja pöördvõrdeline massiga (m). Kui objekti mass on sama, siis mida suurem on resultantjõud, seda suurem on kiirendus või mida väiksem on resultantjõud, seda väiksem on kiirendus.
Ülaltoodud arvutuse põhjal on väikseim netojõud 1 njuuton, seega on ka kiirendus väikseim.
Õige vastus on B.
[irp]
12. 20 kg massiga objektile mõjuvad mõned jõud, nagu on näidatud alloleval joonisel.
Määrake objekti kiirendus.
Tuntud:
Objekti mass (m) = 20 kg
Netojõud (ΣF) = 25 N + 30 N – 15 N = 40 N
Otsitakse: objekti kiirendust
lahendus:
Objekti kiirendus arvutatakse Newtoni teise seaduse võrrandi abil:
ΣF = mA
a = ΣF / m = 40 N / 20 kg = 2 N/kg = 2 m/s 2
[irp]
13. Milline allolev väide kirjeldab Newtoni kolmandat seadust?
(1) Reisijad lükkasid bussi järsu pidurdamise ajal edasi
(2) Paberil olevad raamatud ei kuku maha , kui paberit kiiresti tõmmata
(3) Rula mängides, kui jalg surub maad tahapoole, libiseb rula ettepoole.
(4) Aerud lükatakse tahapoole, paadid liiguvad edasi
lahendus:
(2) Newtoni esimene seadus
(3) Newtoni kolmas seadus
(4) Newtoni kolmas seadus
[wpdm_package id='470′]
- Mass ja kaal
- Tavaline jõud
- Newtoni teine liikumisseadus
- Hõõrdejõud
- Liikumine horisontaalsel pinnal ilma hõõrdejõuta
- Kahe keha liikumine sama kiirendusega karedal horisontaalsel pinnal hõõrdejõuga
- Liikumine kaldpinnal ilma hõõrdejõuta
- Liikumine karedal kaldpinnal hõõrdejõuga
- Liikumine liftis
- Kehade liikumine on ühendatud nööride ja rihmarataste abil
- Kaks keha, millel on sama suurune kiirendus
- Lameda kõvera ümardamine – ringliikumise dünaamika
- Kaldkõvera ümardamine – ringliikumise dünaamika
- Ühtlane liikumine horisontaalses ringis
- Tsentripetaalne jõud ühtlase ringliikumise korral
