1. Henkilö on hississä, joka liikkuu ylöspäin nopeudella vakionopeus. paino henkilön voima on 800 N. Hissin köysi katkeaa välittömästi, joten hissi putoaa. Määritä normaali voima hissin kerros toimi henkilöön juuri ennen hissin köyden katkeamista ja sen jälkeen.
A. 800 N ja 0
B. 800 N ja 800 N
Noin 1600 N ja 0
D. 1600 N ja 800 N
Tunnettu:
Paino (w) = 800 Newtonia
Halusi: Normaalivoima (N)
ratkaisu:
Ennen kuin hissin köysi katkeaa
Kun henkilö seisoo hissin lattialla, paino vaikuttaa henkilöön alaspäin suuntautuvassa suunnassa. Henkilö on levossa, joten henkilöön vaikuttaa normaalivoima, jonka suunta on ylöspäin ja jonka suuruus on sama kuin painon suuruus.
Koska henkilö on levossa hississä ja hissi liikkuu vakionopeudella (ei kiihtyvyys), joten henkilöön ei kohdistu nettovoimaa.
∑F = 0
N – w = 0
N = w
N = 800 Newtonia
Hissin köyden katkeamisen jälkeen
Hissin köyden katkeamisen jälkeen hissi ja henkilö vapaa pudotus yhdessä, jolloin niiden kiihtyvyyden suuruus ja suunta ovat samat kuin painovoimakiihtyvyys. Henkilöön ei kohdistu normaalivoimaa.
Oikea vastaus on A.
2. 20 gramman massainen kappale liikkuu vakionopeudella karkealla vaakasuoralla lattialla, jos kappaleeseen vaikuttaa 2 N:n ulkoinen voima. Määritä voiman suuruus. kitkavoima lohkon kokema.
A. 0.3 N
B. 1.4 N
C. 2.0 N
D. 3.6 N
Tunnettu:
Massa (m) = 20 grammaa
Voima (F) = 2 Newtonia
Halusi: Lohkoon kohdistuvan kitkavoiman suuruus.
ratkaisu:
Newtonin ensimmäisen liikelain mukaan, jos kappale liikkuu vakionopeudella, niin kappaleella ei ole kiihtyvyyttä. Kappale liikkuu vakionopeudella, eikä kiihtyvyyttä ole, jos:
– Kitkavoiman suuruus (F)Fric) sama kuin ulkoisen voiman suuruus (F)
– Kitkavoima (FFric) on vastakkaiseen suuntaan kuin ulkoinen voima (F)
Sovella Newtonin ensimmäistä liikelakia:
ΣF = 0
F – FFric = 0
F = FFric
FFric = 2 Newtonia
Oikea vastaus on C.
3. Sileä kalteva taso, jonka pituus on 0.6 m ja korkeus 0.4 m. 1350 N painava kappale liikkuu ylöspäin kaltevaa tasoa pitkin. Määritä kappaleen liikuttamiseen tarvittava voima.
A. 100 N
B. 300 N
C. 600 N
D. 900 N
Tunnettu:
Lohkon paino (w) = 1350 Newtonia
hyp = 0.6 m
vastakkainen = 0.4 m
Etsitään: Minimivoima
ratkaisu:
hyp = ac = 0.6 m
opp = bc = 0.4 m
Sin θ = bc / ac = 0.4 / 0.6 = 4/6 = 2/3
Newtonin ensimmäisen liikelain mukaan kappale alkaa liikkua ylöspäin, kun ulkoinen voima (F) on vähintään sama kuin painon vaakasuora komponentti (wx).
ΣF = 0
F – wx = 0
F = wx
Jos F = wx, sitten esine alkaa liikkua ylöspäin vakionopeudella.
wx = w sin θ = (1350) (2/3) = (2) (450) = 900 Newtonia
Oikea vastaus on D.
4. Kolme voimaa, F1 = 22 N, F2 = 18 N ja F3 = 40 N vaikuttaa kappaleeseen. Mikä kuva kuvaa Newtonin ensimmäistä lakia?
ratkaisu:
Newtonin ensimmäinen laki: Nettovoima (ΣF) = 0.
A. F1 + F2 - F3 = 22 N + 18 N – 40 N = 40 N – 40 N = 0
B. F2 + F3 - F1 = 18 N + 40 N – 22 N = 58 N – 22 N = 36 N (oikealle)
C. F2 + F3 - F1 = 18 N + 40 N – 22 N = 58 N – 22 N = 36 N (oikealle)
D. F1 + F3 - F2 = 22 N + 40 N – 18 N = 62 N – 18 N = 44 N (vasemmalle)
