Esimerkki normaalivoimakysymyksistä

9 esimerkkiä normaalivoimakysymyksistä

1. Lohko lepää tasaisella alustalla. Lohkon massa (m) = 1 kg, painovoimakiihtyvyys (g) = 10 m/s²Normaalivoiman (N) suuruus ja suunta ovat...
Keskustelu

Se tiedetään :
Lohkon massa (m) = 1 kg
Painovoimakiihtyvyys (g) = 10 m/s²
Painovoima (w) = mg = (1 kg)(10 m/s)²) = 10 kg m/s² = 10 Newtonia
Kysytty : normaalivoiman suuruus ja suunta (N)
Jawab :
Normaalivoiman (N) suunta on esitetty alla olevan kuvan mukaisesti.

Normaalivoiman suuruus
Newtonin ensimmäinen laki sanoo, että jos kappale on levossa, siihen vaikuttava resultanttivoima on 0. Painoa tasapainottava alaspäin suuntautuva voima (w) vaikuttaa kappaleeseen alaspäin suuntautuvaan voimaan, joten resultanttivoima on nolla. Painoa tasapainottava ylöspäin suuntautuva voima on normaalivoima (N). Matemaattisesti:
2. Molemmat lohkot ovat levossa. Lohkon 1 massa (m₁) = 1 kg, lohkon 2 massa (m₂) = 2 kg, painovoimakiihtyvyys (g) = 10 m/s²Lohkkoon 1 vaikuttavan normaalin voiman suuruus ja suunta (N₁) ja lohko 2 (N₂) on…
Keskustelu
Se tiedetään :
Lohkon 1 massa (m₁) = 1 kg
Lohkon 2 massa (m₂) = 2 kg
Painovoimakiihtyvyys (g) = 10 m/s²
Lohkon 1 paino (w₁) = m₁ g = (1)(10 m/s²) = 10 kg m/s² = 10 Newtonia
Lohkon 2 paino (w₂) = m₂ g = (2)(10 m/s²) = 20 kg m/s² = 20 Newtonia
Kysytty : N₁ ja N₂
Jawab :
(a) Lohkkoon 1 vaikuttava normaalivoima (N₁)
N₁ = w₁ = 10 Newtonia
Suunta N₁ kuten yllä olevassa kuvassa.
(b) Lohkkoon 2 vaikuttava normaalivoima (N₂)
N₂ = w₁ +w₂ = 10 Newtonia + 20 Newtonia = 30 Newtonia
Suunta N₂ kuten yllä olevassa kuvassa.

3. Lohko on levossa. Lohkon massa (m) = 2 kg, painovoimakiihtyvyys (g) = 10 m/s², voima F = 10 Newtonia. Kappaleeseen vaikuttavan normaalivoiman (N) suuruus ja suunta ovat…
Keskustelu
Se tiedetään :
Lohkon massa (m) = 2 kg
Painovoimakiihtyvyys (g) = 10 m/s²
Painovoima (w) = mg = (2 kg)(10 m/s)²) = 20 kg m/s² = 20 Newtonia
Voima (F) = 10 Newtonia
Kysytty : normaalivoiman suuruus ja suunta (N)
Jawab :
Normaalivoiman suunta on kuten yllä olevassa kuvassa.
Normaalivoiman suuruus:
4. Lohko on levossa. Lohkon massa (m) = 1 kg, painovoimakiihtyvyys (g) = 10 m/s², voima F₁ = 10 Newtonia, F₂ = 20 Newtonia. Kappaleeseen vaikuttavan normaalivoiman (N) suuruus ja suunta ovat…
Keskustelu
Se tiedetään :
Lohkon massa (m) = 1 kg
Painovoimakiihtyvyys (g) = 10 m/s²
Painovoima (w) = mg = (1 kg)(10 m/s)²) = 10 kg m/s² = 10 Newtonia
F₁ = 10 Newtonia
F₂ = 20 Newtonia
Kysytty : normaalivoiman suuruus ja suunta (N)
Jawab :

Normaalivoiman suunta on kuten yllä olevassa kuvassa.

5. Lohkon massa (m) = 2 kg, painovoimakiihtyvyys (g) = 10 m/s², kulma = 60^oKappaleeseen vaikuttavan normaalin voiman (N) suuruus ja suunta ovat…
Keskustelu
Kuvateksti:
w = painovoima, w_x = kaltevan tason pinnan suuntainen painovoimakomponentti, w_y = painovoiman kohtisuora komponentti kaltevaan tasoon nähden, N = normaalivoima, f_k = kineettinen kitkavoima.
Se tiedetään :
Kysytty : normaalivoiman suuruus ja suunta (N)
Jawab :
Kappale on paikallaan, mikä tarkoittaa, että se ei liiku kaltevan tason pintaan nähden kohtisuorassa suunnassa, joten Newtonin ensimmäisen lain mukaan resultanttivoima kaltevan tason pintaan nähden kohtisuorassa suunnassa on oltava nolla.
Kaltevaan tasopintaan kohtisuorassa vaikuttaa kaksi voimaa, wy-voima ja normaalivoima. Näiden kahden voiman resultantti = 0. Matemaattisesti:
Normaalivoiman suuruus on siis 10 Newtonia.

[Suomi: Normaalivoima – ongelmia ja ratkaisuja ]

6. Katso alla olevaa kuvaa palikasta! Jos palikan massa on 2 kg ja painovoimakiihtyvyys on 10 m s ^−2, niin palikan kokema normaalivoima on….

A. 25 N
B. 30 N
C. 33 N
D. 43 N
E. 45 N
Keskustelu
Tiedetään, että:
w = mg = (2 kg)(10 m/s²) = 20 kg m/s² = 20 Newtonia
F₁ = 10 N.
F₂ = 5 N.
Kysytty:
Kappaleen kokema normaalivoima (N)?
Vastaus:

Tuloksena oleva voima pystysuunnassa on:
F₁ + w – F₂ = 10 N + 20 N – 5 N = 25 N
Jos alaspäin suuntautuva voima = 25 N, niin normaalivoima = 25 N, joten kappale on paikallaan.
Oikea vastaus on A.

7. Jos kappaleeseen vaikuttava normaalivoima on 20 N, niin kappaleeseen vaikuttavan ulkoisen voiman suuruus ja suunta ovat...

A. 50 N ja alle
B. 30 N ja yli
C. 30 N ja alle
D. 20 N ja yli
E. 20 N ja alle
Keskustelu
Tiedetään, että:
Painovoima (w) = 40 N
Normaalivoima (N) = 20 N
Kysymys: Mikä on ulkoisen voiman suuruus ja suunta, jotta normaalivoima = 20 N?
Vastaus:
Normaalivoiman suuruus on 20 N ja normaalivoiman suunta on ylöspäin. Kappale on levossa, joten normaalivoimaa tasapainottavan alaspäin suuntautuvan voiman suunnan on oltava 20 N.
Painovoiman suuruus on 40 N ja suunta on alaspäin, joten tarvitaan 20 N:n ulkoinen voima, joka suuntautuu ylöspäin.
Oikea vastaus on D.

8. Katso seuraavaa kuvaa palikasta. Jos palikan massa on 3 kg ja painovoimakiihtyvyys on 10 m s ⁻² , niin palikkaan kohdistuva normaalivoima on ….

A. 27 N
B. 30 N
C. 33 N
D. 43 N
E. 45 N

Keskustelu
Tiedetään, että:
w = mg = (3 kg)(10 m/s²) = 30 Newtonia (alaspäin)
F₁ = 5 N (alaspäin)
F₂ = 8 N (ylöspäin)
Kysymys: Normaalivoima (N)?
Vastaus:

Lattia kohdistaa palkkiin normaalivoiman, joka on kohtisuorassa lattiapintaan nähden. Normaalivoiman lisäksi palkkiin vaikuttaa kolme voimaa, nimittäin F₁, F₂ ja w. Normaalivoiman suuruus on yhtä suuri kuin näiden kolmen voiman resultantti, joten resultanttivoima pystysuunnassa on nolla, kohde on paikallaan ja Newtonin ensimmäinen laki täytetty.
Samaan suuntaan vaikuttavat voimat lasketaan yhteen ja vastakkaisiin suuntiin vaikuttavat voimat vähennetään.
w + F1 – F2 = 30 + 5 – 8 = 35 – 8 = 27 N
Näiden kolmen voiman resultantti on 27 N. Normaalivoiman suuruus = 27 Newtonia.
Oikea vastaus on A.

9. Jos kappaleeseen vaikuttava normaalivoima on 20 N, niin kappaleeseen vaikuttavan ulkoisen voiman suuruus ja suunta ovat...

A. 50 N ja alle
B. 30 N ja yli
C. 30 N ja alle
D. 20 N ja yli
E. 20 N ja alle

Keskustelu
Tiedetään, että:
w = 50 N
N = 20 N
Kysymys: Kuinka suuri ulkoinen voima (F) vaikuttaa kappaleeseen?
Vastaus:
Jotta normaalivoima (N) = 20 N, täytyy vaikuttaa ulkoinen voima (F) = 30 N ja vastakkaiseen suuntaan kuin painovoima (w) = 50 N.
Ulkoisen voiman suuruus (F) = 30 N, ulkoisen voiman suunta on ylöspäin.
Oikea vastaus on B.