Primjeri pitanja i formule za sile na nagnutim ravninama
1. Konstantna horizontalna sila od 50 N djeluje na blok mase m = 5 kg. Blok se kreće prema gore početnom brzinom v o = 4 m/s duž hrapave nagnute ravnine s kutom nagiba θ (tan θ = ¾). Koeficijent kinetičkog trenja između bloka i površine nagnute ravnine je μ k = 0,2. Udaljenost koju blok prijeđe prije nego što se konačno zaustavi je…
A. 10 m
B. 12 m
Oko 15 m
D. 18 m
I. 22 m
w = gravitacija
w x = komponenta gravitacije na x-osi
w y = komponenta gravitacije na y osi
F = konstantna horizontalna sila
F x = komponenta sile na x-osi
F y = komponenta sile na y-osi
N = normalna sila
f k = kinetička sila trenja
w = mg = 5 (10) = 50 N
w x = w sin θ = 50 (3/5) = 30 N
w y = w cos θ = 50 (4/5) = 40 N
F = 50 N
F x = F cos θ = 50 (4/5) = 40 N
F y = F sin θ = 50 (3/5) = 30 N
N = w y + F y = 40 + 30 = 70 N
f k = μ k N = 0,2 (70) = 14 N
Primijenite drugi Newtonov zakon:
ΣF = ma
F x – w x – f k = ma
40-30-14 = 5 a
-4 = 5 a
a = -4/5 m/ s²
Pomoću formule GLBB izračunajte udaljenost koju blok prijeđe prije zaustavljanja.
Poznato je:
Početna brzina (v o ) = 4 m/s
Usporavanje (a) = -4/5 m/ s²
Konačna brzina (vt ) = 0
Pitanje: Prijeđena udaljenost (s)
Džavab:
v t 2 = v o 2 + 2 kao
0 = 4 2 + 2 (-4/5) s
0 = 16 – 8/5 s
16 = 8/5 s
16 (5) = 8 s
80 = 8 s
s = 80/8
s = 10 metara
Točan odgovor je A.
2. Blok se kreće iz mirovanja niz dugu nagnutu ravninu. Prvi dio nagiba je gladak, a sljedeći dio do dna je neravan. Nakon što se neko vrijeme kreće po neravnom dijelu, blok se zaustavlja. U ovom slučaju…
(1) ukupni rad na bloku nije jednak nuli
(2) rad koji izvrši gravitacijska sila ima pozitivnu vrijednost
(3) rad koji izvrši gravitacijska sila jednak je promjeni potencijalne energije bloka
(4) rad sile trenja nije jednak nuli
Rasprava
Na tijelo djeluju dvije sile, a to su gravitacija i trenje.
Kada objekt prelazi preko glatke nagnute ravnine, na njega djeluje samo sila gravitacije. Kada objekt prelazi preko hrapave nagnute ravnine, osim sile gravitacije, na njega djeluje i sila trenja.
1. Ukupni rad na bloku nije jednak nuli.
Ako je ukupni rad nula, tada nema pomaka. Blok doživljava pomak, tako da ukupni rad nije nula.
Prva tvrdnja je istinita
2. Rad koji obavlja gravitacijska sila ima pozitivnu vrijednost
Rad koji obavlja gravitacijska sila je pozitivan jer je smjer gravitacijske sile (prema dolje) isti kao i smjer pomaka objekta (prema dolje).
Prva tvrdnja je istinita
3. Rad koji izvrši gravitacijska sila jednak je promjeni gravitacijske potencijalne energije bloka, u ovom slučaju pozitivan rad koji izvrši gravitacijska sila uzrokuje smanjenje gravitacijske potencijalne energije bloka.
Prva tvrdnja je istinita
4. Rad trenja nije nula jer se tijelo pomiče i tijekom pomicanja djeluje sila trenja.
Prva tvrdnja je istinita
Gibanje po glatkoj nagnutoj ravnini
3. Kocka koja klizi niz nagnutu ravninu bez trenja imat će konstantno ubrzanje.
Jer
U odsutnosti trenja, ubrzanje tijela jednako je ubrzanju zbog gravitacije.
Rasprava
Ako nema trenja, kocka klizi prema dolje s konstantnim ubrzanjem. U slobodnom padu, tijelo pada s ubrzanjem g, gdje je g ubrzanje zbog gravitacije.
U međuvremenu, na nagnutoj ravnini, objekt klizi prema dolje s ubrzanjem gx, gdje je vrijednost gx manja od ubrzanja zbog gravitacije. Vrijednost gx također ovisi o veličini kuta nagiba.
Izvor pitanja
Pitanja iz fizike za SBMPTN
