Forza normal: problemas e solucións

Problemas resoltos nas leis do movemento de Newton: forza normal 

1. Un obxecto apoiado nunha mesa, como se mostra na figura seguinte. A masa do obxecto é de 1 kg. Aceleración da gravidade é de 9.8 m/s²Determina a forza normal exercida pola mesa sobre o obxecto.

Coñecido:

Masa (m) = 1 kg

Aceleración da gravidade (g) = 9.8 m/s²

Peso (p) = mg = (1 kg)(9.8 m/s²) = 9.8 kg m/s² = 9.8 Newtons

Quería: forza normal (N)

Solución:

O obxecto está en repouso sobre a mesa, polo que a forza neta sobre o obxecto é cero (primeira ou segunda lei de Newton). O peso do obxecto actúa verticalmente cara abaixo, cara ao centro da Terra. Debe haber outra forza sobre o obxecto para equilibrar a forza gravitatoriaObxecto que descansa sobre a mesa, de xeito que a mesa exerce esta forza cara arriba. A forza exercida pola mesa adoita denominarse forza normal (N). Normal significa perpendicular.

Escolle a dirección cara arriba como a dirección y positiva. A forza neta sobre o obxecto é:

ΣFy = 0

N – w = 0

N = w

N = mg

N = 9.8 Newtons

A forza normal sobre o obxecto, exercida pola mesa, é de 9.8 N cara arriba.

2. Dous obxectos que descansan sobre unha mesa. Masa do obxecto 1 (m₁) = 1 kg, masa do obxecto 2 (m₂) = 2 kg, aceleración da gravidade (g) = 9.8 m/s²Determina a magnitude e a dirección da forza normal exercida por m.₂ no m.₁ e a forza normal exercida pola mesa sobre o m₂.

solución

Coñecido:

Masa do obxecto 1 (m₁) = 1 kg

Masa do obxecto 2 (m₂) = 2 kg

Aceleración da gravidade (g) = 9.8 m/s²

peso do obxecto 1 (w₁) = m₁ g = (1)(9.8 m/s²) = 9.8 kg m/s² = 9.8 Newtons

Peso do obxecto 2 (w₂) = m₂ g = (2)(9.8 m/s²) = 19.6 kg m/s² = 19.6 Newtons

Buscase: N₁ e N₂

Solución:

(a) Forza normal exercida por m₂ ao m.₁ (N₁)

N₁ = w₁ = 9.8 Newtons

Dirección do N₁ é cara arriba.

(b) Forza normal exercida pola mesa sobre o m₂ (N₂)

N₂ = w₁ +w₂ = 9.8 Newtons + 19.6 Newtons = 29.4 Newtons

Dirección do N₂ é cara arriba.

3. Un obxecto que descansa sobre a mesa. A masa do obxecto é de 2 kg e a aceleración da gravidade é de 9.8 m/s.²A magnitude da forza F é de 10 Newtons. Atopa a magnitude e a dirección da forza normal exercida pola mesa sobre o obxecto.

solución

Coñecido:

Masa do obxecto (m) = 2 kg

Aceleración da gravidade (g) = 9.8 m/s²

Peso (p) = mg = (2 kg)(9.8 m/s²) = 19.6 kg m/s² = 19.6 Newtons

Forza F (F) = 10 Newtons

Querido : magnitude e dirección da forza normal (N)

Solución:

A dirección da forza normal é cara arriba.

Magnitude da forza normal:

ΣF=0

N – F – w = 0

N = F + w

N = 10 Newtons + 20 Newtons

N = 30 Newtons

4. Un obxecto apoiado nunha mesa. A masa do obxecto é de 1 kg e a aceleración da gravidade é de 9,8 m/s.², forza F₁ é 10 N e a forza F₂ é de 20 N. Determina a magnitude e a dirección da forza normal exercida pola mesa sobre o obxecto. g = 9.8 m/s²

solución

Coñecido:

Masa (m) = 1 kg

Aceleración da gravidade (g) = 9.8 m/s²

Peso (p) = mg = (1 kg)(9.8 m/s²) = 9.8 kg m/s² = 9.8 Newtons

F₁ = 10 Newtons

F₂ = 20 Newtons

Buscase: magnitude e dirección da forza normal (N)

Solución:

A dirección da forza normal é cara arriba.

Magnitude da forza normal:

ΣF=0

N – F₂ – w + F₁ = 0

N = F₂ + w – F₁

N = 20 Newtons + 9.8 Newtons – 10 Newtons

N = 19.8 Newtons

5. Masa do obxecto (m) = 2 kg, aceleración da gravidade (g) = 9.8 m/s², ángulo = 30^oAtopa a magnitude e a dirección da forza normal exercida sobre o obxecto.

Solución:

w é o peso, w_x é a compoñente horizontal do peso, w_y é unha compoñente vertical do peso, N é a forza normal.

Coñecido:

masa (m) = 2 kg

aceleración da gravidade (g) = 9.8 m/s²

peso (p) = mg = (2 kg)(9.8 m/s²) = 19.6 kg m/s² = 19.6 Newtons

w_x = w sen 60^o = (19.6 N)(0.5)√3= 9.8√3 Newton

w_y = w cos 60 = (19.6 N)(0.5) = 9.8 Newton

Quería: forza normal (N)

Solución:

ΣF=0

N – o_y = 0

N = w_y

N = 9.8 Newtons

[wpdm_package id='467′]

1. Masa e peso
2. Forza normal
3. Segunda lei do movemento de Newton
4. forza de fricción
5. Movemento sobre unha superficie horizontal sen forza de rozamento
6. O movemento de dous corpos coa mesma aceleración sobre unha superficie horizontal rugosa coa forza de rozamento
7. Movemento no plano inclinado sen forza de rozamento
8. Movemento no plano inclinado rugoso coa forza de rozamento
9. Movemento nun ascensor
10. O movemento dos corpos está conectado por cordas e poleas
11. Dous corpos coa mesma aceleración
12. Redondeo dunha curva plana: dinámica do movemento circular
13. Arredonamento dunha curva peraltada: dinámica do movemento circular
14. Movemento uniforme nun círculo horizontal
15. Forza centrípeta no movemento circular uniforme