Fórmula da lei de Newton

Exemplos de preguntas e fórmulas para as leis de Newton

Primeira lei de Newton

1. Unha persoa está nun ascensor que se move cara arriba a unha velocidade constante. O peso da persoa é de 800 N. De súpeto, o cable de aceiro que tira do ascensor rómpese, facendo que este caia. A forza normal do chan do ascensor sobre a persoa inmediatamente antes e despois da rotura do cable de aceiro é...

1. 800 N e 0
2. 800 N e 800 N
3. 1600 N e 0
4. 1600 N e 800 N

Discusión
Sábese que:
Peso (w) = 800 Newtons
Pregunta: A forza normal (N) que actúa sobre a persoa inmediatamente antes e despois da rotura do cable de aceiro
Resposta:
Momentos antes de que o cable de aceiro se rompese
Cando a persoa está no chan do ascensor, a forza da gravidade actúa sobre a persoa e a dirección da forza é cara abaixo (observe a ilustración a continuación). A persoa está parada no ascensor, polo que debe haber unha forza normal que equilibre o seu peso, onde esta forza ten unha dirección cara arriba e é da mesma magnitude que a gravidade. A forza normal que o chan exerce sobre a persoa e esta forza actúa sobre a persoa.
Dado que a persoa está parada no ascensor e o ascensor móvese a unha velocidade constante (sen aceleración), a forza resultante que actúa sobre a persoa é cero.
∑F = 0
N – w = 0
N = w
N = 800 Newtons

Despois de que se rompese o cable de aceiro
Despois de que o cable de aceiro se rompa, o ascensor e a persoa caen libremente xuntos, onde a magnitude e a dirección da aceleración da caída libre do ascensor e da persoa son iguais á aceleración da gravidade na Terra. O ascensor e a persoa caen libremente xuntos, de xeito que non hai ningunha forza normal exercida polo chan do ascensor sobre a persoa. A persoa está caendo e os pés da persoa non poden presionar o chan do ascensor porque o ascensor tamén está caendo.
A resposta correcta é A.

2. Tres forzas, cada unha con magnitudes F1 ₌ 22 N, F2 ₌ 18 N e F3 ₌ 40 N, aplícanse a un bloque de madeira. As forzas que actúan sobre o bloque, que obedecen á primeira lei de Newton, móstranse na figura...

Discusión

Primeira lei de Newton: Forza resultante ( 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 (á dereita)

C. F₂ ₊ F₃ _– F₁ ₌ 18 N + 40 N – 22 N = 58 N – 22 N = 36 N (á dereita)

D. F1 ₊ F3 _– F2 ₌ 22 N + 40 N – 18 N = 62 N – 18 N = 44 N (á esquerda)

A resposta correcta é A.

Segunda lei de Newton

3.
Mira a imaxe!
Un bloque de 40 kg é izado cunha forza de 200 N, o que resulta nunha aceleración de 3 m/s.² Entón, a magnitude da forza de fricción que se produce sobre o obxecto/bloque é...

1. 15 N
2. 40 N
3. 43 N
4. 80 N

Discusión
Sábese que:
Masa (m) = 40 kg
Forza (F) = 200 N
Aceleración (a) = 3 m/s²
Pregunta: A magnitude da forza de rozamento (F)_g)
Resposta:
Fórmula da segunda lei de Newton:
∑F = ma
Descrición: ∑F = forza resultante, m = masa, a = aceleración

A dirección da forza F é cara á dereita mentres que a dirección da fricción é cara á esquerda (a dirección da fricción é oposta á dirección do movemento do obxecto). A dirección cara á dereita escóllese como positiva e a dirección cara á esquerda escóllese como negativa.
∑F = ma
F – F_g = ma
200 - F_g = (40)(3)
200 - F_g = 120
F_g = 200 – 120
F_g = 80 Newtons
A resposta correcta é D.

4. O bloque A cunha masa de 100 gramos colócase enriba do bloque B cunha masa de 300 gramos e, a continuación, o bloque B é empuxado verticalmente cara arriba cunha forza de 5 N. Se os bloques non se moven entre si, entón a magnitude da forza normal do bloque B sobre o bloque A é...

1. 1 N
2. 1,25 N
3. 2 N
4. 3 N

Discusión
Sábese que:
Forza de empuxe (F) = 5 Newtons
Masa do bloque A (m_A) = 100 gramos = 0,1 kg
Masa do bloque B (m_B) = 300 gramos = 0,3 kg
Aceleración da gravidade (g) = 10 m/s²
Peso do bloque A (w_A) = (0,1 kg)(10 m/s²) = 1 kg m/s² = 1 Newtons
Peso do bloque B (w_B) = (0,3 kg)(10 m/s²) = 3 kg m/s² = 3 Newtons

Pregunta: Forza normal do bloque B sobre o bloque A
Resposta:
Sobre ambos os bloques actúan varias forzas, como se mostra na figura seguinte.
F = forza de empuxe (que actúa sobre o bloque B)
w_A = a forza da gravidade do bloque A (que actúa sobre o bloque A)
w_B = o peso do bloque B (que actúa sobre o bloque B)
N_A = forza normal do bloque B sobre o bloque A (actuando sobre o bloque A)
N_A' = forza normal do bloque A sobre o bloque B (actuando sobre o bloque B)

Considere ambos bloques como un único sistema:
Aplica a segunda lei de Newton a ambos bloques:
∑F = ma
F – w_A - w_B +N_A - N_A' = (m_A + m_B) A
N_A e N_A' é unha forza de acción-reacción que ten a mesma magnitude pero dirección oposta, polo que se elimina da ecuación.
F – w_A - w_B = (m_A + m_B) A
5 – 1 – 3 = (0,1 + 0,3) a
5 – 4 = (0,4) a
1 = (0,4) unha
a = 1 / 0,4
a = 2,5 m/s²
A presenza dunha forza (F) de 5 Newtons que actúa verticalmente cara arriba sobre ambos os bloques fai que ambos se movan verticalmente cara arriba cunha aceleración de 2,5 m/s.².

Considere o bloque A:
Aplica a segunda lei de Newton ao bloque A:
∑F = ma
N_A - w_A = m_A a
N_A – 1 = (0,1)(2,5)
N_A - 1 = 0,25
N_A = 1 + 0,25
N_A = 1,25 Newtons
A forza normal do bloque B sobre o bloque A é de 1,25 Newton.
A resposta correcta é B.

Terceira lei de Newton

5. Presta atención á seguinte afirmación!

(1) Os pasaxeiros foron empurrados cara adiante cando o autobús, que se movía de xeito constante, freou bruscamente.

(2) A pila de libros sobre o cartón non caerá cando se tire del rapidamente.

(3) Ao xogar ao monopatín, cando o pé libre empurra o chan cara atrás, o monopatín deslizarase cara adiante.

(4) O remo do bote empúrrase cara atrás, o bote avanza

A afirmación anterior que está de acordo coa terceira lei de Newton é...

A. (1) e (2)

B. (1) e (3)

C. (2) e (3)

D. (3) e (4)

Discusión

(1) Primeira lei de Newton

(2) Primeira lei de Newton

(3) Terceira lei de Newton

(4) Terceira lei de Newton

A resposta correcta é D.

Orixe da pregunta:

Preguntas do exame nacional de ciencias de secundaria/secundaria islámica

Preguntas OSN de física para a escola secundaria