Normaali voima – ongelmat ja ratkaisut

Ratkaistut ongelmat Newtonin liikelakien parissa – Normaalivoima 

1. Pöydällä lepäävä kappale, kuten alla olevassa kuvassa näkyy. Kappaleen massa on 1 kg. Painovoiman kiihtyvyys on 9.8 m/s² ^. Määritä pöydän kappaleeseen kohdistama normaalivoima.

Tunnettu:

Massa (m) = 1 kg

Painovoiman kiihtyvyys (g) = 9.8 m/ ^s²

Paino (w) = mg = (1 kg)(9.8 m/s² ⁾ = 9.8 kg m/s² ⁼ 9.8 Newtonia

Etsitään: normaalivoima (N)

ratkaisu:

Kappale lepää pöydällä, joten kappaleeseen kohdistuva nettovoima on nolla (Newtonin ensimmäinen tai toinen laki). Kappaleen paino vaikuttaa pystysuunnassa alaspäin kohti Maan keskipistettä. Kappaleeseen on kohdistuttava toinen voima tasapainottamaan painovoima . Pöydän päällä lepäävä kappale, jotta pöytä kohdistaa tämän ylöspäin suuntautuvan voiman. Pöydän kohdistamaa voimaa kutsutaan usein normaalivoimaksi (N). Normaali tarkoittaa kohtisuoraa.

Valitse ylöspäin suuntautuva suunta positiiviseksi y-suunnaksi. Kappaleeseen kohdistuva nettovoima on:

∑ Fy = 0

N – w = 0

N = w

N = mg

N = 9.8 Newtonia

Pöydän kappaleeseen kohdistama normaalivoima on 9.8 N ylöspäin.

[irp]

2. Kaksi kappaletta lepää pöydällä. Kappaleen 1 massa ( _m1 ) = 1 kg, kappaleen 2 massa (m2 ₎ = 2 kg, painovoimakiihtyvyys (g) = 9.8 m/s2 ^{. Määritä kappaleen} _m2 kappaleeseen m1 _kohdistaman normaalivoiman suuruus ja suunta sekä pöydän kappaleeseen m2 kohdistaman normaalivoiman suuruus _ja suunta.

Ratkaisu

Tunnettu:

Kappaleen massa 1 (m1 ₎ = 1 kg

Kappaleen massa 2 (m2 ₎ = 2 kg

Painovoiman kiihtyvyys (g) = 9.8 m/ ^s²

Kappaleen 1 paino (w1 ₎ = m1 _g = (1)(9.8 m/s2 ⁾ = 9.8 kg m/s2 ⁼ 9.8 Newtonia

Kappaleen 2 paino (w² ₎ = m² _g = (2)(9.8 m/s² ⁾ = 19.6 kg m/s² ⁼ 19.6 Newtonia

Etsitään: N ₁ ja N ₂

ratkaisu:

_{(a) Kappaleen m 2} kappaleeseen m ₁ kohdistama normaalivoima (N ₁ )

N1 = w1 ₌ 9.8 _Newtonia

_{N1 :n} suunta on ylöspäin.

(b) Pöydän kappaleeseen m _{2 kohdistama normaalivoima} (N ₂ )

N2 = w1 ₊ w2 _{= 9.8 Newtonia} + 19.6 Newtonia = 29.4 Newtonia

_{N2 :n} suunta on ylöspäin.

[irp]

3. Pöydällä lepäävä kappale. Kappaleen massa on 2 kg ja painovoimakiihtyvyys 9.8 m/s² ^. Voiman F suuruus on 10 Newtonia. Määritä pöydän kappaleeseen kohdistaman normaalivoiman suuruus ja suunta.

Ratkaisu

Tunnettu:

Kappaleen massa (m) = 2 kg

Painovoiman kiihtyvyys (g) = 9.8 m/ ^s²

Paino (w) = mg = (2 kg)(9.8 m/s² ⁾ = 19.6 kg m/s² ⁼ 19.6 Newtonia

Voima F (F) = 10 Newtonia

Etsitään : normaalivoiman suuruus ja suunta (N)

ratkaisu:

normaalivoiman suunta on ylöspäin.

Normaalivoiman suuruus:

∑ F = 0

N – F – w = 0

N = F + w

N = 10 Newtonia + 20 Newtonia

N = 30 Newtonia

[irp]

4. Pöydällä oleva kappale. Kappaleen massa on 1 kg, painovoimakiihtyvyys on 9,8 m/s² ^, voima F¹ _on 10 N ja voima F² _on 20 N. Määritä pöydän kappaleeseen kohdistaman normaalivoiman suuruus ja suunta. g = 9.8 m/ ^s²

Ratkaisu

Tunnettu:

Massa (m) = 1 kg

Painovoiman kiihtyvyys (g) = 9.8 m/ ^s²

Paino (w) = mg = (1 kg)(9.8 m/s² ⁾ = 9.8 kg m/s² ⁼ 9.8 Newtonia

F1 = ₁₀ Newtonia

F2 = ₂₀ Newtonia

Etsitään: normaalivoiman suuruus ja suunta (N)

ratkaisu:

Normaalivoiman suunta on ylöspäin.

Normaalivoiman suuruus:

∑ F = 0

N – F2 _– w + F1 ₌ 0

N = F² ₊ w – _F¹

N = 20 Newtonia + 9.8 Newtonia – 10 Newtonia

N = 19.8 Newtonia

[irp]

5. Kappaleen massa (m) = 2 kg, painovoiman kiihtyvyys (g) = 9.8 m/s² ^, kulma = 30 ^° . Etsi kappaleeseen kohdistuvan normaalivoiman suuruus ja suunta.

ratkaisu:

w on paino, wx _on painon vaakasuuntainen komponentti, wy _on painon pystysuuntainen komponentti ja N on normaalivoima.

Tunnettu:

massa (m) = 2 kg

painovoiman kiihtyvyys (g) = 9.8 m/ ^s²

paino (w) = mg = (2 kg)(9.8 m/s² ⁾ = 19.6 kg m/s² ⁼ 19.6 Newtonia

w _x = w sin ⁶⁰ √ ...​​​

w _y = w cos 60 = (19.6 N)(0.5) = 9.8 Newtonia

Etsitään: normaalivoima (N)

ratkaisu:

∑ F = 0

N – w _y = 0

N = w _y

N = 9.8 Newtonia

[irp]

[wpdm_paketin tunnus='467']

1. Massa ja paino
2. normaali vahvuus
3. Newtonin toinen liikelaki
4. Kitka voima
5. Liike vaakasuoralla pinnalla ilman kitkavoimaa
6. Kahden kappaleen liike samalla kiihtyvyydellä karkealla vaakasuoralla pinnalla kitkavoiman avulla
7. Liike kaltevalla tasolla ilman kitkavoimaa
8. Liike karkealla kaltevalla tasolla kitkavoiman vaikutuksesta
9. Liike hississä
10. Kappaleiden liike on yhteydessä narujen ja väkipyörien avulla
11. Kaksi kappaletta, joilla on sama kiihtyvyys
12. Tasaisen käyrän pyöristäminen – ympyräliikkeen dynamiikka
13. Kallistuneen käyrän pyöristäminen – ympyräliikkeen dynamiikka
14. Tasainen liike vaakasuorassa ympyrässä
15. Keskihakuinen voima tasaisessa ympyräliikkeessä