Newtoni seaduse valem

Näidisküsimused ja valemid Newtoni seaduste kohta

Newtoni esimene seadus

1. Inimene on liftis, mis liigub konstantse kiirusega ülespoole. Inimese kaal on 800 N. Järsku puruneb lifti vedav terastross, mille tagajärjel lift kukub alla. Lifti põrandalt inimesele vahetult enne ja pärast terastrossi purunemist mõjuv normaaljõud on….

1. 800 N ja 0
2. 800 N ja 800 N
3. 1600 N ja 0
4. 1600 N ja 800 N

Arutelu
On teada, et:
Kaal (w) = 800 njuutonit
Küsimus: Inimesele vahetult enne ja pärast terastrossi purunemist mõjuv normaaljõud (N)
Vastus:
Hetked enne terastrossi purunemist
Kui inimene seisab lifti põrandal, mõjub talle raskusjõud ja jõu suund on allapoole (vt allolevat joonist). Inimene on liftis paigal, seega peab tema raskust tasakaalustama normaaljõud, mis on suunatud ülespoole ja on sama suur kui raskusjõud. Põranda normaaljõud ja see jõud mõjuvad inimesele.
Kuna inimene seisab liftis paigal ja lift liigub konstantse kiirusega (kiirenduseta), on inimesele mõjuv resultantjõud null.
∑F = 0
N – w = 0
N = w
N = 800 njuutonit

Pärast terastrossi purunemist
Pärast teraskaabli purunemist langevad lift ja inimene vabalt koos, kusjuures lifti ja inimese vabalangemiskiirenduse suurus ja suund on võrdsed raskuskiirendusega Maal. Lift ja inimene langevad vabalt koos, nii et liftipõrand ei avalda inimesele normaalset jõudu. Inimene kukub ja inimese jalad ei saa liftipõrandale suruda, sest ka lift langeb.
Õige vastus on A.

2. Puuklotsile rakendatakse kolme jõudu suurustega F1 ₌ 22 N, F2 ₌ 18 N ja F3 _{= 40 N. Klotsile mõjuvad jõud, mis järgivad Newtoni esimest seadust, on näidatud joonisel...}

Arutelu

Newtoni esimene seadus: Resultantjõud ( ΣF) = 0.

A. _F1 + F2 _– F3 ₌ 22N + 18N – 40N = 40N – 40N = 0

B. F2 ₊ F3 _– F1 ₌ 18 N + 40 N – 22 N = 58 N – 22 N = 36 N (paremal)

C. F2 ₊ F3 _– F1 ₌ 18 N + 40 N – 22 N = 58 N – 22 N = 36 N (paremal)

D. F1 ₊ F3 _– F2 ₌ 22 N + 40 N – 18 N = 62 N – 18 N = 44 N (vasakul)

Õige vastus on A.

Newtoni teine ​​seadus

3.
Vaata pilti!
40 kg kaaluvat klotsi tõmmatakse 200 N jõuga, mille tulemuseks on kiirendus 3 m/s² Seega on objektile/plokile mõjuva hõõrdejõu suurusjärk...

1. 15 N
2. 40 N
3. 43 N
4. 80 N

Arutelu
On teada, et:
Mass (m) = 40 kg
Jõud (F) = 200 N
Kiirendus (a) = 3 m/s²
Küsimus: Hõõrdejõu suurus (F)_g)
Vastus:
Newtoni teise seaduse valem:
∑F = mA
Kirjeldus: ∑F = resultantjõud, m = mass, a = kiirendus

Jõu F suund on paremale, hõõrdesuund aga vasakule (hõõrdesuund on vastupidine objekti liikumissuunale). Suund paremale on valitud positiivseks ja suund vasakule negatiivseks.
∑F = mA
F – F_g = ma
200 – F_g = (40)(3)
200 – F_g = 120
F_g = 200 - 120
F_g = 80 njuutonit
Õige vastus on D.

4. 100-grammine plokk A asetatakse 300-grammise ploki B peale ja seejärel lükatakse plokki B vertikaalselt ülespoole 5 N jõuga. Kui plokid üksteist ei liiguta, siis ploki B normaaljõu suurus plokile A on….

1. 1 N
2. 1,25 N
3. 2 N
4. 3 N

Arutelu
On teada, et:
Tõukejõud (F) = 5 njuutonit
Ploki A mass (m_A) = 100 grammi = 0,1 kg
Ploki B mass (m_B) = 300 grammi = 0,3 kg
Raskuskiirendus (g) = 10 m/s²
Ploki A kaal (w_A) = (0,1 kg)(10 m/s²) = 1 kg m/s² = 1 njuutonit
Ploki B kaal (w_B) = (0,3 kg)(10 m/s²) = 3 kg m/s² = 3 njuutonit

Küsimus: Klotsi B normaaljõud plokile A
Vastus:
Mõlemale plokile mõjub mitu jõudu, nagu on näidatud alloleval joonisel.
F = tõukejõud (mõjub plokile B)
w_A = ploki A raskusjõud (mis mõjub plokile A)
w_B = ploki B kaal (mis mõjub plokile B)
N_A = ploki B normaaljõud plokile A (mõjub plokile A)
N_A' = ploki A normaaljõud plokile B (mõjub plokile B)

Vaatleme mõlemat plokki ühtse süsteemina:
Rakenda Newtoni teist seadust mõlemale plokile:
∑F = mA
F – w_A - w_B + N_A - N_A' = (m_A +m_B)
N_A ja N_A' on sama suurusjärguline, kuid vastassuunaline toime-reaktsioonjõud, seega see võrrandist välja jäetakse.
F – w_A - w_B = (m_A +m_B)
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
Mõlemale klotsile vertikaalselt ülespoole mõjuv 5 njuutoni suurune jõud (F) põhjustab mõlema klotsi vertikaalse ülespoole liikumise kiirendusega 2,5 m/s.².

Vaatleme plokki A:
Rakenda Newtoni teist seadust plokile A:
∑F = mA
N_A - w_A = m_A a
N_A – 1 = (0,1)(2,5)
N_A - 1 = 0,25
N_A = 1 + 0,25
N_A = 1,25 njuutonit
Klotsi B normaaljõud plokile A on 1,25 njuutonit.
Õige vastus on B.

Newtoni kolmas seadus

5. Pööra tähelepanu järgmisele väitele!

(1) Reisijad paiskusid ettepoole, kui buss, mis ühtlaselt liikus, järsult pidurdas.

(2) Papi peal olev raamatuvirn ei kuku maha, kui pappi kiiresti tõmmata.

(3) Rula mängides libiseb rula ettepoole, kui vaba jalg maad tahapoole lükkab.

(4) Paadi aeru lükatakse tahapoole, paat liigub edasi.

Ülaltoodud väide, mis on kooskõlas Newtoni kolmanda seadusega, on...

A. (1) ja (2)

B. (1) ja (3)

C. (2) ja (3)

D. (3) ja (4)

Arutelu

(1) Newtoni esimene seadus

(2) Newtoni esimene seadus

(3) Newtoni kolmas seadus

(4) Newtoni kolmas seadus

Õige vastus on D.

Küsimuse allikas:

Põhikooli/islami põhikooli loodusteaduste riikliku eksami küsimused

Põhikooli füüsika OSN küsimused