مسائل حل شده در قوانین حرکت نیوتن - نیروی عمودی
۱. جسمی که روی میز قرار دارد، مطابق شکل زیر. جرم جسم ۱ کیلوگرم است. شتاب گرانش ۹.۸ متر بر مجذور ثانیه است . نیروی عمودی وارد بر جسم توسط میز را تعیین کنید.
شناخته شده:
جرم (متر) = ۶۰ کیلوگرم
شتاب گرانش (g) = 9.8 متر بر ثانیه
وزن (w) = میلی‌گرم = (1 کیلوگرم)(9.8 متر بر ثانیه ) = 9.8 کیلوگرم متر بر ثانیه = 9.8 نیوتن
مورد نظر: نیروی نرمال (نیوتن)
راه حل :
جسم روی میز در حالت سکون است، بنابراین نیروی خالص وارد بر جسم صفر است (قانون اول یا دوم نیوتن). وزن جسم به صورت عمودی به سمت پایین، به سمت مرکز زمین، اعمال می‌شود. باید نیروی دیگری بر جسم وارد شود تا نیروی گرانش را متعادل کند . جسم روی میز قرار دارد، به طوری که میز این نیرو را به سمت بالا وارد می‌کند. نیروی اعمال شده توسط میز اغلب نیروی عمودی (N) نامیده می‌شود. عمودی به معنای عمود است.
جهت رو به بالا را به عنوان جهت مثبت y انتخاب کنید. نیروی خالص وارد بر جسم برابر است با:
∑ Fy = 0
شمال – عرض = ۰
ن = وزن
N = میلی‌گرم
N = 9.8 نیوتن
نیروی عمودی وارد بر جسم که توسط میز اعمال می‌شود، 9.8 نیوتن به سمت بالا است.
[irp]
۲. دو جسم روی یک میز قرار دارند. جرم جسم ۱ (متر ) = ۱ کیلوگرم، جرم جسم ۲ (متر ) = ۲ کیلوگرم، شتاب گرانش (گرم) = ۹.۸ متر بر مجذور ثانیه . بزرگی و جهت نیروی عمودی وارد بر جسم m و نیروی عمودی وارد بر جسم m را تعیین کنید.
راه حل
شناخته شده:
جرم جسم 1 (متر مربع ) = 1 کیلوگرم
جرم جسم 2 (متر مربع ) = 2 کیلوگرم
شتاب گرانش (g) = 9.8 متر بر ثانیه
وزن جسم ۱ (w1 ) = m1 g = (1)(9.8 m/s2 ) = 9.8 kg m/s2 = 9.8 نیوتن
وزن جسم ۲ (w^ 2 ) = m ^2 g = (2)(9.8 m/s^ 2 ) = 19.6 kg m/s^ 2 = 19.6 نیوتن
مورد نیاز: شماره ۱ و شماره ۲
راه حل :
(الف) نیروی عمودی وارد شده توسط m2 به m1 ( N1 )
N1 = w1 = 9.8 نیوتن
جهت N1 به سمت بالا است.
(ب) نیروی عمودی وارد شده توسط میز بر سطح m2 ( N2 )
N2 = w1 + w2 = 9.8 نیوتن + 19.6 نیوتن = 29.4 نیوتن
جهت N2 به سمت بالا است.
[irp]
۳. جسمی روی میز قرار دارد. جرم جسم ۲ کیلوگرم، شتاب گرانش ۹.۸ متر بر مجذور ثانیه است . بزرگی نیروی F برابر با ۱۰ نیوتن است. بزرگی و جهت نیروی عمودی وارد بر جسم از طرف میز را بیابید.
راه حل
شناخته شده:
جرم جسم (متر) = ۲ کیلوگرم
شتاب گرانش (g) = 9.8 متر بر ثانیه
وزن (w) = میلی‌گرم = (2 کیلوگرم)(9.8 متر بر ثانیه ) = 19.6 کیلوگرم متر بر ثانیه = 19.6 نیوتن
نیروی F (F) = 10 نیوتن
مورد نظر : بزرگی و جهت نیروی عمودی (نیوتن)
راه حل :
جهت نیروی عمودی به سمت بالا است.
بزرگی نیروی عمودی:
∑ F = 0
ن – ف – و = ۰
ن = ف + وزن
N = 10 نیوتن + 20 نیوتن
N = 30 نیوتن
[irp]
۴. جسمی روی میز قرار دارد. جرم جسم ۱ کیلوگرم، شتاب گرانش ۹.۸ متر بر ثانیه ، نیروی F1 برابر با ۱۰ نیوتن و نیروی F2 برابر با ۲۰ نیوتن است. بزرگی و جهت نیروی عمودی وارد بر جسم از طرف میز را تعیین کنید. g = ۹.۸ متر بر ثانیه
راه حل
شناخته شده:
جرم (متر) = ۶۰ کیلوگرم
شتاب گرانش (g) = 9.8 متر بر ثانیه
وزن (w) = میلی‌گرم = (1 کیلوگرم)(9.8 متر بر ثانیه ) = 9.8 کیلوگرم متر بر ثانیه = 9.8 نیوتن
F 1 = 10 نیوتن
F 2 = 20 نیوتن
مورد نظر: بزرگی و جهت نیروی عمودی (نیوتن)
راه حل :
جهت نیروی عمودی رو به بالا است.
بزرگی نیروی عمودی:
∑ F = 0
ن – ف ۲ – w + ف ۱ = ۰
ن = ف ۲ + و – ف ۱
N = 20 نیوتن + 9.8 نیوتن – 10 نیوتن
N = 19.8 نیوتن
[irp]
۵. جرم جسم (m) = ۲ کیلوگرم، شتاب گرانش (g) = ۹.۸ متر بر مجذور ثانیه ، زاویه = ۳۰ درجه . بزرگی و جهت نیروی عمود بر جسم را بیابید.
راه حل :
w وزن، wx مؤلفه افقی وزن، wy مؤلفه عمودی وزن و N نیروی عمود بر محور است.
شناخته شده:
جرم (متر) = ۲ کیلوگرم
شتاب گرانش (g) = 9.8 متر بر مجذور ثانیه
وزن (w) = میلی‌گرم = (2 کیلوگرم)(9.8 متر بر ثانیه ) = 19.6 کیلوگرم متر بر ثانیه = 19.6 نیوتن
w x = w sin 60 o = (19.6 N)(0.5) √ 3 = 9.8 √ 3 نیوتن
w y = w cos 60 = (19.6 N)(0.5) = 9.8 نیوتن
مورد نظر: نیروی نرمال (نیوتن)
راه حل :
∑ F = 0
شمال – عرض جغرافیایی = ۰
ن = w y
N = 9.8 نیوتن
[irp]
[شناسه بسته wpdm='467′]
- جرم و وزن
- نیروی طبیعی
- قانون دوم حرکت نیوتن
- نیروی اصطکاک
- حرکت روی سطح افقی بدون نیروی اصطکاک
- حرکت دو جسم با شتاب یکسان روی سطح افقی ناهموار با نیروی اصطکاک
- حرکت روی سطح شیبدار بدون نیروی اصطکاک
- حرکت روی سطح شیبدار ناهموار با نیروی اصطکاک
- حرکت در آسانسور
- حرکت اجسام توسط طناب‌ها و قرقره‌ها به هم متصل می‌شود
- دو جسم با شتاب یکسان
- دور زدن یک منحنی مسطح - دینامیک حرکت دایره‌ای
- دور زدن یک منحنی شیبدار - دینامیک حرکت دایره‌ای
- حرکت یکنواخت در یک دایره افقی
- نیروی مرکزگرا در حرکت دایره‌ای یکنواخت
