۴ نمونه از سوالات نیروی مرکزگرا
۱. جسمی به جرم ۲۰۰ گرم به یک طناب سبک بسته شده و سپس با سرعت زاویه‌ای ثابت ۵ رادیان بر ثانیه -۱ ، مطابق شکل زیر، به صورت افقی چرخانده می‌شود. اگر طول طناب l = ۶۰ سانتی‌متر باشد، آنگاه بزرگی نیروی مرکزگرای وارد بر جسم ... است.
الف. 0,3 ن
ب. ۶۰ ن
ج. ۹۰ شمالی
د. 6 ن
E. 30 N
پمباهاسان
معلوم است که:
جرم جسم (متر) = ۲۰۰ گرم = ۲۰۰/۱۰۰۰ کیلوگرم = ۲/۱۰ کیلوگرم = ۰.۲ کیلوگرم
سرعت زاویه‌ای (ω) = ۵ رادیان بر ثانیه
طول طناب = شعاع (r) مسیر دایره‌ای = ۶۰ سانتی‌متر = ۶۰/۱۰۰ متر = ۰.۶ متر
سوال: بزرگی نیروی مرکزگرا که بر یک جسم وارد می‌شود ...
جواب:
نیروی مرکزگرا نیروی برآیندی است که باعث می‌شود یک جسم شتاب مرکزگرا را تجربه کند. فرمول نیروی مرکزگرا به صورت زیر است:
∑ F = ms
∑ F = mv 2 /r = m ω 2 r
شرح: ∑ F = نیروی مرکزگرا، m = جرم جسم، v = سرعت مماسی، ω = سرعت زاویه‌ای، r = شعاع مسیر دایره‌ای.
∑ F = m ω 2 r = (0,2)(5) 2 (0,6) = (0,2)(25)(0,6) = 3 نیوتن
جواب صحیح C است.
۲. دانش‌آموزی سنگی را که به انتهای یک نخ بسته شده است، می‌چرخاند. سنگ مطابق شکل بالا به صورت افقی چرخانده می‌شود. اگر سرعت چرخش سنگ دو برابر شود، نیروی مرکزگرا ... می‌شود.
الف. ۶ برابر اصل
ب. ۵ برابر اصل
ج. ۴ برابر اصل
د. دوباره 2 بار
ه. دو برابر اصل
پمباهاسان
معلوم است که:
جرم سنگ = متر
سرعت سنگ = v
طول طناب = شعاع = r
سوال: اگر سرعت دو برابر شود، نیروی مرکزگرا ... می‌شود؟
جواب:
اگر سرعت دو برابر شود، نیروی مرکزگرا برابر می‌شود با:
نیروی گریز از مرکز 4 برابر مقدار اولیه می‌شود.
جواب صحیح C است.
۳. یک پیچ در یک جاده صاف طوری طراحی شده است که یک ماشین بتواند با حداکثر سرعت ۱۰ متر بر ثانیه از آن عبور کند . ضریب اصطکاک بین لاستیک‌ها و جاده ۰.۵ و شعاع انحنای جاده R متر است. در این صورت مقدار R برابر است با… (g = ۱۰ متر بر ثانیه -۲ )
الف. ۷.۵ متر
ب. ۱۵ متر
ج. ۲۲.۵ متر
د. ۲۵ متر
۵۰ متر شرقی
پمباهاسان
معلوم است که:
سرعت (v) = 10 متر بر ثانیه
ضریب اصطکاک بین تایر و جاده (μ s ) = 0,5
شتاب گرانش (g) = 10 متر بر ثانیه
سوال: شعاع انحنای جاده (R متر)
جواب:
تنها نیروی افقی برآیندی که هنگام چرخش خودرو بر آن وارد می‌شود، اصطکاک ایستایی است . فرمول اصطکاک ایستایی به صورت زیر است:
۴. خودرو در حال حرکت در پیچ جاده در موقعیت M است، همانطور که در تصویر زیر نشان داده شده است.
ضریب اصطکاک ایستایی بین چرخ‌ها و جاده ۰.۴ است (شتاب گرانشی ۱۰ متر بر ثانیه -۲ ). برای جلوگیری از خروج خودرو از مسیر، حداکثر سرعت مجاز ...
A. √۱۰ میلی‌ثانیه-1
ب. ۲ √ ۱۰ میلی‌ثانیه -۱
ج. ۴ √ ۱۰ میلی‌ثانیه -۱
د. ۵ √ ۱۰ میلی‌ثانیه -۱
ه. ۶ √ ۱۰ میلی‌ثانیه -۱
پمباهاسان
معلوم است که:
ضریب اصطکاک استاتیک (μs ) = 0,4
شتاب گرانش (g) = 10 متر بر ثانیه
شعاع انحنا (R) = ۴۰ متر
سوال شده: حداکثر سرعت (v)
جواب:
قانون دوم نیوتن در حرکت دایره‌ای یکنواخت
اطلاعات:
ΣF = نیروی مرکزگرا = نیروی برآیند = نیروی کل، m = جرم جسم، a s = شتاب مرکزگرا، v = سرعت خطی، R = شعاع انحنا
نیروی گریز از مرکز
نیروی مرکزگرا، نیروی برآیندی است که به سمت مرکز یک مسیر دایره‌ای جهت دارد. وقتی یک ماشین در یک مسیر دایره‌ای حرکت می‌کند، تنها نیرویی که به سمت مرکز جهت دارد، اصطکاک ایستایی است، بنابراین اصطکاک ایستایی یک نیروی مرکزگرا است.
فرمول نیروی اصطکاک ایستایی:
اطلاعات:
μ s = ضریب اصطکاک ایستایی، w = وزن جسم، m = جرم جسم، g = شتاب گرانش.
حداکثر سرعت (v) را محاسبه کنید:
جواب صحیح C است.
منبع سوال:
سوالات فیزیک آزمون سراسری برای دبیرستان/هنرستان فنی و حرفه ای
