Riješeni problemi u Newtonovim zakonima gibanja – Newtonov drugi zakon gibanja
1. Tijelo mase 1 kg ubrzava se konstantnom brzinom od 5 m/s² . Procijenite neto silu potrebnu za ubrzanje tijela.
Poznato:
Masa (m) = 1 kg
Ubrzanje (a) = 5 m/ s²
Tražena : neto sila (∑F)
rješenje:
Koristimo Newtonov drugi zakon da bismo dobili neto silu.
∑ F = ma
∑ F = (1 kg)(5 m/s² ) = 5 kg m/s² = 5 Newtona
[irp]
2. Masa tijela = 1 kg, neto sila ∑F = 2 Newtona. Odredite veličinu i smjer ubrzanja tijela….
Poznato:
Masa (m) = 1 kg
Neto sila (∑F) = 2 Newtona
Traži se : veličina i smjer ubrzanja (a)
rješenje:
a = ∑F / m
a = 2 / 1
a = 2 m/ s²
Smjer ubrzanja = smjer neto sile (∑F)
[irp]
3. Masa tijela = 2 kg, F1 = 5 Newtona, F2 = 3 Newton. Veličina i smjer ubrzanja je…
Poznato:
Masa (m) = 2 kg
F1 = 5 Newtona
F2 = 3 Newtona
Traži se: veličina i smjer ubrzanja (a)
rješenje:
neto sila:
∑ F = F1 – F2 = 5 – 3 = 2 Newtona
Veličina ubrzanja:
a = ∑F / m
a = 2 / 2
a = 1 m/ s²
Smjer ubrzanja = smjer neto sile = smjer F1
[irp]
4. Masa tijela = 2 kg, F1 = 10 Newtona, F2 = 1 Newton. Veličina i smjer ubrzanja je…
Poznato:
Masa (m) = 2 kg
F2 = 1 Newtona
F1 = 10 Newtona
F1x = F1cos60o = ( 10 )(0.5) = 5 Newtona
Traži se : veličina i smjer ubrzanja (a)
rješenje:
Neto sila:
∑ F = F1x – F2 = 5 – 1 = 4 Newtona
Veličina ubrzanja:
a = ∑F / m
a = 4 / 2
a = 2 m/ s²
Smjer ubrzanja = smjer neto sile = smjer F 1x
[irp]
5. F1 = 10 Newtona, F2 = 1 Newton, m1 = 1 kg, m2 = 2 kg. Veličina i smjer ubrzanja je…
Poznato:
Masa 1 (m 1 ) = 1 kg
Masa 2 (m 2 ) = 2 kg
F1 = 10 Newtona
F2 = 1 Newtona
Traži se : veličina i smjer ubrzanja (a)
rješenje:
Neto sila:
∑ F = F1 – F2 = 10 – 1 = 9 Newtona
Veličina ubrzanja:
a = ∑F / ( m1 + m2 )
a = 9 / (1 + 2)
a = 9 / 3
a = 3 m/ s²
Smjer ubrzanja = smjer neto sile = smjer F1
[irp]
6.
Blok mase 40 kg ubrzan silom 200 N. Ubrzanje bloka je 3 m/ s² . Odredite veličinu sile trenja koju blok osjeća.
A. 15 N
B. 40 N
C. 43 N
D. 80 N
Poznato:
Masa (m) = 40 kg
Sila (F) = 200 N
Ubrzanje (a) = 3 m/ s²
Traži se: Sila trenja (F g )
rješenje:
Jednadžba drugog Newtonovog zakona gibanja
∑ F = ma
∑ F = neto sila, m = masa, a = ubrzanje
Smjer sile F je desno, smjer sile trenja je lijevo (smjer sile trenja je suprotan smjeru gibanja tijela).
Odaberite desno kao pozitivno, a lijevo kao negativno.
∑ F = ma
F – F g = ma
200 – Fg = (40)(3)
200 – Fg = 120
Fg = 200 – 120
Fg = 80 Newtona
Točan odgovor je D.
7. Blok A mase 100 grama postavi se iznad bloka B mase 300 grama, a zatim se blok B gurne silom od 5 N okomito prema gore. Odredi normalnu silu kojom blok B djeluje na blok A.
A. 1 N
B. 1.25 N
C. 2 N
D. 3 N
Poznato:
Sila (F) = 5 Newtona
Masa bloka A (m A ) = 100 grama = 0.1 kg
Masa bloka B (m B ) = 300 grama = 0.3 kg
Ubrzanje gravitacije (g) = 10 m/ s²
Težina bloka A (w A ) = (0.1 kg)(10 m/s² ) = 1 kg m/s² = 1 Newton
Težina bloka B (w B ) = (0.3 kg)(10 m/s² ) = 3 kg m/s² = 3 Newtona
Traži se: Normalna sila kojom blok B djeluje na blok A
rješenje:
Na oba bloka djeluje nekoliko sila, kao što je prikazano na slici.
F = sila potiska (djeluje na blok B)
w A = težina bloka A (djelovanje na blok A)
w B = težina bloka B (djelovanje na blok B)
N A = normalna sila kojom blok B djeluje na blok A (djeluje na blok A)
N A ' = normalna sila kojom blok A djeluje na blok B (djeluje na blok B)
Primijenite Newtonov drugi zakon gibanja na oba bloka:
∑ F = ma
F – w A – w B + N A – N A ' = (m A + m B ) a
N A i N A ' su sile akcije i reakcije iste veličine, ali suprotnog smjera, pa se eliminiraju iz jednadžbe.
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) a
a = 1 / 0.4
a = 2.5 m/ s²
Primijenite Newtonov drugi zakon gibanja na blok A:
∑ F = ma
N A – w A = m A a
N /A – 1 = (0.1)(2.5)
n /d – 1 = 0.25
n /d = 1 + 0.25
NA = 1.25 Newtona
Točan odgovor je B.
8. Predmet težine 4 N oslonjen je na uže i remenicu. Na blok djeluje sila od 2 N, a jedan kraj užeta vuče se silom od 9 N. Odredite neto silu koja djeluje na predmet X.
A. 3 N prema gore
B. 4 N prema dolje
C. 9 N prema gore
D. 9 N prema dolje
Poznato:
Težina X (w X ) = 4 Newtona
Vučna sila (F x ) = 2 Newtona
Sila napetosti (F T ) = 9 Newtona
Traži se: Neto sila djeluje na objekt
rješenje:
Vertikalno prema gore sile koje djeluju na objekt
Sila napetosti ima istu veličinu u svim dijelovima užeta. Dakle, sila napetosti iznosi 9 N.
Vertikalno prema dolje usmjerene sile koje djeluju na objekt
Na objekt X djeluju dvije sile, a obje sile usmjerene su okomito prema dolje, horizontalna komponenta težine wx i horizontalna komponenta sile Fx.
Neto djelovanje sile na objekt
F T – w X – F x = 9 – 4 – 2 = 9 – 6 = 3
Reto sila koja djeluje na objekt X je 3 Newtona, vertikalno prema gore.
Točan odgovor je A.
9. Tijelo koje u početku miruje na glatkoj horizontalnoj površini. Na tijelo djeluje sila od 16 N pa tijelo ubrzava brzinom od 2 m/s² . Ako isto tijelo miruje na hrapavoj horizontalnoj površini pa na njega djeluje sila trenja od 2 N, odredite ubrzanje tijela ako na njega djeluje ista sila od 16 N.
A. 1.75 m/ s²
B. 1.50 m/ s²
C. 1.00 m/ s²
D. 0.88 m/ s²
Poznato:
Sila (F) = 16 Newtona = 16 kg m/ s²
Ubrzanje (a) = 2 m/ s²
Sila trenja (Ffric ) = 2 Newtona = 2 kg m/ s²
Traži se: Ubrzanje objekta?
rješenje:
Glatka horizontalna površina (bez sile trenja):
ΣF = ma
F = ma
16 = (m)²
m = 16/2
m = 8 kg
Masa objekta je 8 kilograma.
Gruba horizontalna površina (postoji sila trenja):
ΣF = ma
F – F fric = ma
16 – 2 = 8 a
14 = 8 a
a = 14 / 8
a = 1.75 m/ s²
Ubrzanje objekta je 1.75 m/ s².
Točan odgovor je A.
10. Tom i Andrew guraju predmet na glatkom podu. Tom gura predmet silom od 5.70 N. Ako je masa predmeta 2.00 kg, a ubrzanje koje predmet osjeća 2.00 ms -2 , tada odredite veličinu i smjer sile na koju djeluje Tom.
A. 1.70 N i njegov smjer je suprotan sili kojom djeluje Andre.w
B. 1.70 N i njegov smjer je isti kao i sila kojom djeluje Andrew
C. 2.30 N i njegov smjer je suprotan sili kojom djeluje Andrew.
D. 2.30 N i njegov smjer je isti kao i sila kojom djeluje Andrew.
Poznato:
Sila potiska kojom djeluje Andrew (F1 ) = 5.70 Newtona
Masa objekta (m) = 2.00 kg
Ubrzanje (a) = 2.00 m/ s²
Traži se: Veličina i smjer sile kojom djeluje Tom (F2 )?
rješenje:
Primijenite Newtonov drugi zakon gibanja:
∑ F = ma
F1 + F2 = ma
5.70 + F² = (2)(2)
5.70 + F² = 4
F2 = 4 – 5.70
F² = – 1.7 Newtona
Znak minus označava da je (F2 ) suprotan djelovanju sile potiska koju djeluje Andrew (F1 ).
Točan odgovor je A.
11. Ako je masa bloka ista, koja slika prikazuje najmanje ubrzanje?
Riješenje
Neto sila A:
ΣF = 4 N + 2 N – 3 N = 6 N – 3 N = 3 Newtona, lijevo
Neto sila B:
ΣF = 2 N + 3 N – 4 N = 5 N – 4 N = 1 Newtona, desno
Neto sila C:
ΣF = 4 N + 3 N – 2 N = 7 N – 2 N = 5 Newtona, desno
Neto sila D:
ΣF = 3 N + 4 N + 2 N = 9 Newtona, desno
Jednadžba drugog Newtonovog zakona:
ΣF = ma
a = ΣF / m
a = ubrzanje, ΣF = neto sila, m = masa
Na temelju gornje formule, ubrzanje (a) je izravno proporcionalno neto sili (ΣF) i obrnuto proporcionalno masi (m). Ako je masa objekta ista, što je rezultantna sila veća, to je ubrzanje veće ili što je rezultantna sila manja, to je ubrzanje manje.
Na temelju gornjeg izračuna, najmanja neto sila je 1 Newton pa je i ubrzanje najmanje.
Točan odgovor je B.
[irp]
12. Na tijelo mase 20 kg djeluju neke sile, kao što je prikazano na slici ispod.
Odredite ubrzanje objekta.
Poznato:
Masa objekta (m) = 20 kg
Neto sila (ΣF) = 25 N + 30 N – 15 N = 40 N
Traži se: Ubrzanje objekta
rješenje:
Ubrzanje objekta izračunato pomoću jednadžbe drugog Newtonovog zakona:
ΣF = ma
a = ΣF / m = 40 N / 20 kg = 2 N/kg = 2 m/s 2
[irp]
13. Koja od dolje navedenih tvrdnji opisuje Newtonov treći zakon?
(1) Putnici su se gurali naprijed kada je autobus naglo zakočio
(2) Knjige na papiru ne padaju kada se papir brzo povuče
(3) Prilikom igranja skateboarda, kada stopalo gurne tlo unatrag, skateboard će kliziti naprijed.
(4) Kad se čamci pomaknu unatrag, kreću se naprijed.
rješenje:
(2) Newtonov prvi zakon
(3) Newtonov treći zakon
(4) Newtonov treći zakon
[wpdm_package id='470']
- Masa i težina
- normalna snaga
- Newtonov drugi zakon gibanja
- Sila trenja
- Gibanje po horizontalnoj površini bez sile trenja
- Gibanje dvaju tijela s istim ubrzanjem na hrapavoj horizontalnoj površini pod utjecajem sile trenja
- Gibanje po nagnutoj ravnini bez sile trenja
- Gibanje po hrapavoj nagnutoj ravnini sa silom trenja
- Kretanje u liftu
- Gibanje tijela povezano je užetima i remenicama
- Dva tijela s istom brzinom ubrzanja
- Zaokruživanje ravne krivulje – dinamika kružnog gibanja
- Zaokruživanje nagnute krivulje – dinamika kružnog gibanja
- Jednoliko gibanje u horizontalnom krugu
- Centripetalna sila u jednolikoj kružnoj kretnji
