4 foarbylden fan fragen oer de tapassing fan 'e wetten fan Newton op 'e rjochte beweging fan in lift
1. In persoan mei in massa fan 50 kg sit yn in lift. Fersnelling troch swiertekrêft = 10 m/s2Bepale de grutte fan 'e normale krêft dy't útoefene wurdt troch de liftflier op 'e persoan as:
(a) stille lift
(b) de lift giet mei in konstante snelheid nei ûnderen
(c) de lift beweecht omheech mei in fersnelling fan 5 m/s2
(d) de lift beweecht nei ûnderen mei in fersnelling fan 5 m/s2
(e) frije fallift
Diskusje
It is bekend :
Massa fan persoan (m) = 50 kg
Fersnelling troch swiertekrêft (g) = 10 m/s2
Gewicht fan in persoan (w) = mg = (50)(10) = 500 Newton
Jawab :
(a) stille lift
De lift is yn rêst, der is gjin fersnelling (a = 0)
De krêft dy't nei boppen rjochte is is posityf, de krêft dy't nei ûnderen rjochte is is negatyf.
(b) de lift giet mei in konstante snelheid nei ûnderen
De lift beweecht mei in konstante snelheid, der is gjin fersnelling (a = 0)
De krêft dy't nei boppen rjochte is is posityf, de krêft dy't nei ûnderen rjochte is is negatyf.
(c) de lift beweecht omheech mei in fersnelling fan 5 m/s2
De lift beweecht omheech mei in fersnelling (a) fan 5 m/s2
De krêft yn deselde rjochting as de beweging fan 'e lift is posityf, de krêft yn 'e tsjinoerstelde rjochting fan 'e beweging fan 'e lift is negatyf.
N – w = ma
N = w + ma
N = 500 + (50)(5)
N = 500 + 250
N = 750 Newton
De grutte fan 'e normaalkrêft (N) is gelyk oan it gewicht (w), dêrom fielt it lichem fan 'e persoan swierder as de lift omheech beweecht. Mei oare wurden, as de lift omheech beweecht, wurdt it skynbere gewicht fan 'e persoan grutter. As de persoan op in weegskaal stiet, sil de weegskaal sjen litte dat de massa fan 'e persoan grutter is as de lift omheech beweecht.
(d) de lift beweecht nei ûnderen mei in fersnelling fan 5 m/s2
De lift beweecht nei ûnderen mei in fersnelling (a) fan 5 m/s2
De krêft yn deselde rjochting as de beweging fan 'e lift is posityf, de krêft yn 'e tsjinoerstelde rjochting fan 'e beweging fan 'e lift is negatyf.
w – N = ma
N = w – ma
N = 500 – (50)(5)
N = 500 – 250
N = 250 Newton
As de lift nei ûnderen giet, fielt it lichem fan 'e persoan lichter oan. Mei oare wurden, as de lift nei ûnderen giet, nimt it skynbere gewicht fan 'e persoan ta. As de persoan op in weegskaal stie, soe de weegskaal in legere massa sjen litte as de lift nei ûnderen giet.
(e) frije fallift
In frije-fal lift betsjut dat de lift nei ûnderen beweecht, wêrby't de fersnelling fan 'e lift (a) = gravitasjonele fersnelling (g). Bygelyks, g = 10 m/s2 dan is in = 10 m/s2
De krêft yn deselde rjochting as de beweging fan 'e lift is posityf, de krêft yn 'e tsjinoerstelde rjochting fan 'e beweging fan 'e lift is negatyf.
w – N = ma
N = w – ma
N = 500 – (50)(10)
N = 500 – 500
N = 0
As de lift yn frije fal is, is it skynbere gewicht fan 'e persoan nul. Mei oare wurden, de persoan soe himsels as gewichtleas waarnimme. As de persoan op in weegskaal stie, soe de weegskaal oanjaan dat har massa nul is as de lift nei ûnderen beweecht. Dizze tastân is fergelykber mei yn in romte sûnder swiertekrêft wêze.
2. Bepale de grutte fan 'e spanningskrêft op 'e liftkabel mei in massa fan 2000 kg, as:
(a) stille lift
(b) de lift beweecht nei ûnderen mei in fersnelling fan 5 m/s2
(c) de lift beweecht omheech mei in fersnelling fan 5 m/s2
(d) frije fallift
Nim oan dat de fersnelling troch swiertekrêft (g) = 10 m/s is2
Diskusje
It is bekend :
Hefmassa (m) = 2000 kg
Fersnelling troch swiertekrêft (g) = 10 m/s2
Hefgewicht (w) = mg = (2000)(10) = 20.000 Newton
Jawab :
(a) stille lift
De lift is yn rêst, der is gjin fersnelling (a = 0)
De krêft dy't nei boppen rjochte is is posityf, de krêft dy't nei ûnderen rjochte is is negatyf.
As de lift stil stiet, is de spanningskrêft op it tou (T) = gewicht fan 'e lift (w) = 20.000 Newton
(b) de lift beweecht nei ûnderen mei in fersnelling fan 5 m/s2
De lift beweecht nei ûnderen mei in fersnelling (a) fan 5 m/s2
De krêft yn deselde rjochting as de beweging fan 'e lift is posityf, de krêft yn 'e tsjinoerstelde rjochting fan 'e beweging fan 'e lift is negatyf.
w – T = ma
T = w – ma
T = 20.000 – (2000)(5)
T = 20.000 - 10.000
T = 10.000 Newton
As de lift nei ûnderen beweecht, wurdt de spanningskrêft op it tou (T) lytser as wannear't de lift stil stiet.
(c) de lift beweecht omheech mei in fersnelling fan 5 m/s2
De lift beweecht omheech mei in fersnelling (a) fan 5 m/s2
De krêft yn deselde rjochting as de beweging fan 'e lift is posityf, de krêft yn 'e tsjinoerstelde rjochting fan 'e beweging fan 'e lift is negatyf.
T – w = ma
T = w + ma
T = 20.000 + (2000)(5)
T = 20.000 + 10.000
T = 30.000 Newton
As de lift omheech beweecht, wurdt de spanningskrêft op it tou (T) grutter as wannear't de lift stilstiet.
(d) frije fallift
In frije-fal lift betsjut dat de lift nei ûnderen beweecht, wêrby't de fersnelling fan 'e lift (a) = gravitasjonele fersnelling (g). Bygelyks, g = 10 m/s2 dan is in = 10 m/s2
De krêft yn deselde rjochting as de beweging fan 'e lift is posityf, de krêft yn 'e tsjinoerstelde rjochting fan 'e beweging fan 'e lift is negatyf.
w – T = ma
T = w – ma
T = 20.000 – (2000)(10)
T = 20.000 - 20.000
T = 0
As in lift yn frije fal is, wurdt de spanning yn it tou (T) nul. Omdat de spanning yn it tou gelyk is oan it gewicht fan 'e lift, liket it gewicht fan 'e lift ek nul te wêzen as de spanning yn it tou nul is. Dizze situaasje is fergelykber mei wannear't in objekt yn in gravitasjoneel fakuüm of romte is dêr't gjin gravitasjonele krêft is.
[Ingelsk: Tapassing fan Newton syn bewegingswet yn in lift ]
3. In persoan mei in massa fan 60 kg sit yn in lift dy't nei ûnderen beweecht mei in fersnelling fan 3 ms -2 . As de fersnelling troch swiertekrêft 10 ms -2 is , dan is de grutte fan 'e normale krêft dy't troch de liftflier op 'e persoan útoefene wurdt...
A. 180 N.
B. 200 N
C. 340 N
D. 420 N.
E. 600 N
Diskusje
It is bekend dat:
Massa (m) = 60 kg
Fersnelling fan persoan en lift (a) = 3 m/s2
Fersnelling troch swiertekrêft (g) = 10 m/s2
Swiertekrêft (w) = mg = (60)(10) = 600 Newton
Fraach: normale krêft (N)
Antwurd:
Der binne twa krêften dy't wurkje op in persoan yn in lift, nammentlik swiertekrêft (w) en de normaalkrêft dy't útoefene wurdt troch de liftflier op 'e persoan (N). Der binne trije fektorhoeveelheden, nammentlik swiertekrêft, normaalkrêft en liftfersnelling, wêrby't swiertekrêft nei ûnderen rjochte is, normaalkrêft nei boppen rjochte is en liftfersnelling nei ûnderen rjochte is. De nei ûnderen rjochte fektorhoeveelheid wurdt keazen om in posityf teken te hawwen en de nei boppen rjochte fektorhoeveelheid wurdt keazen om in negatyf teken te hawwen.
∑F = ma
w – N = (60)(3)
600 – N = 180
N = 600 – 180
N = 420 Newton
It goede antwurd is D.
4. Reza, mei in massa fan 40 kg, sit yn in lift dy't omheech beweecht. As de krêft fan 'e liftflier op 'e fuotten fan Reza 520 N is en de fersnelling troch swiertekrêft 10 ms -2 is , dan is de fersnelling fan 'e lift...
A. 1,0 ms-2
B. 1,5 ms-2
C. 2,0 ms-2
D. 2,5 ms-2
E. 3,0 ms-2
Diskusje
It is bekend dat:
Massa (m) = 40 kg
Normale krêft (N) = 520 N
Fersnelling troch swiertekrêft (g) = 10 m/s2
Swiertekrêft (w) = mg = (40)(10) = 400 N
Fraach: Fersnelling fan 'e lift
Antwurd:
∑F = ma
400 – 520 = (40)(a)
-120 = (40)(a)
in = -120/40
in = -3 m/s2
De fersnelling fan 'e lift is 3 m/s2It negative teken betsjut dat de lift omheech giet.
It goede antwurd is E.
Boarne fan 'e fraach:
Nasjonaal eksamen Natuerkundefragen foar middelbere skoalle/beropsskoalle
