Formula Newtonovog zakona

Primjeri pitanja i formula za Newtonove zakone

Newtonov prvi zakon

1. Osoba se nalazi u liftu koji se kreće konstantnom brzinom prema gore. Težina osobe je 800 N. Odjednom se čelična sajla koja vuče lift prekine, uzrokujući pad lifta. Normalna sila s poda lifta na osobu neposredno prije i nakon pucanja čelične sajle iznosi….

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

Rasprava
Poznato je da:
Težina (w) = 800 Newtona
Pitanje: Normalna sila (N) koja djeluje na osobu neposredno prije i nakon puknuća čeličnog užeta
Odgovor:
Trenutak prije nego što je čelično uže puklo
Kada osoba stoji na podu dizala, sila gravitacije djeluje na nju, a smjer sile je prema dolje (pogledajte donju ilustraciju). Osoba je nepomična u dizalu, tako da mora postojati normalna sila koja uravnotežuje težinu osobe, pri čemu ta sila ima smjer prema gore i iste je veličine kao i gravitacija. Normalna sila kojom pod djeluje na osobu i ta sila djeluje na nju.
Budući da osoba miruje u liftu, a lift se kreće konstantnom brzinom (bez ubrzanja), rezultantna sila koja djeluje na osobu je nula.
∑F = 0
S – š = 0
N = w
N = 800 Newtona

Nakon što je puklo čelično uže
Nakon što čelična sajla pukne, dizalo i osoba slobodno padaju zajedno, pri čemu su veličina i smjer ubrzanja slobodnog pada dizala i osobe jednaki ubrzanju gravitacije na Zemlji. Dizalo i osoba slobodno padaju zajedno tako da ne postoji normalna sila kojom pod dizala djeluje na osobu. Osoba pada i stopala osobe ne mogu pritisnuti pod dizala jer i dizalo pada.
Točan odgovor je A.

2. Na drveni blok djeluju tri sile, svaka veličine F1 ₌ 22 N, F2 ₌ 18 N i F3 _{= 40 N. Sile koje djeluju na blok, a koje poštuju prvi Newtonov zakon, prikazane su na slici...}

Rasprava

Newtonov prvi zakon: Rezultantna sila ( 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 (udesno)

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

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

Točan odgovor je A.

Newtonov drugi zakon

3.
Pogledajte sliku!
Blok mase 40 kg povlači se silom od 200 N, što rezultira ubrzanjem od 3 m/s² Dakle, veličina sile trenja koja se javlja na objektu/bloku je...

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

Rasprava
Poznato je da:
Masa (m) = 40 kg
Sila (F) = 200 N
Ubrzanje (a) = 3 m/s²
Pitanje: Veličina sile trenja (F)_g)
Odgovor:
Formula drugog Newtonovog zakona:
∑F = ma
Opis: ∑F = rezultantna sila, m = masa, a = ubrzanje

Smjer sile F je udesno, dok je smjer trenja ulijevo (smjer trenja je suprotan smjeru gibanja tijela). Smjer udesno odabran je kao pozitivan, a smjer ulijevo kao negativan.
∑F = ma
Ž – Ž_g = ma
200 – F_g = (40)(3)
200 – F_g = 120
F_g = 200 - 120
F_g = 80 Newtona
Točan odgovor je D.

4. Blok A mase 100 grama postavljen je na blok B mase 300 grama, a zatim se blok B gura silom od 5 N okomito prema gore. Ako se blokovi međusobno ne pomiču, tada je veličina normalne sile bloka B na blok A….

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

Rasprava
Poznato je da:
Potisna 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 zbog gravitacije (g) = 10 m/s²
Težina bloka A (w_A) = (0,1 kg)(10 m/s²) = 1 kg m/s² = 1 Newtona
Težina bloka B (w_B) = (0,3 kg)(10 m/s²) = 3 kg m/s² = 3 Newtona

Pitanje: Normalna sila bloka B na blok A
Odgovor:
Na oba bloka djeluje nekoliko sila, kao što je prikazano na slici ispod.
F = sila potiska (koja djeluje na blok B)
w_A = sila gravitacije bloka A (koja djeluje na blok A)
w_B = težina bloka B (koja djeluje na blok B)
N_A = normalna sila bloka B na blok A (koja djeluje na blok A)
N_A' = normalna sila bloka A na blok B (koja djeluje na blok B)

Razmotrite oba bloka kao jedan sustav:
Primijenite Newtonov drugi zakon na oba bloka:
∑F = ma
P – S_A - w_B + N_A - N_A' = (m_A +m_B) i
N_A i N._A' je sila akcije i reakcije iste veličine, ali suprotnog smjera, pa se eliminira iz jednadžbe.
P – S_A - w_B = (m_A +m_B) i
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
Prisutnost sile (F) od 5 Newtona koja djeluje vertikalno prema gore na oba bloka uzrokuje da se oba bloka pomiču vertikalno prema gore ubrzanjem od 2,5 m/s.².

Razmotrite blok A:
Primijenite Newtonov drugi zakon na blok 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 Newtona
Normalna sila bloka B na blok A iznosi 1,25 Newtona.
Točan odgovor je B.

Newtonov treći zakon

5. Obratite pozornost na sljedeću izjavu!

(1) Putnici su gurnuti naprijed kada je autobus, koji se ravnomjerno kretao, iznenada snažno zakočio.

(2) Hrpa knjiga na kartonu neće pasti kada se karton brzo povuče.

(3) Prilikom igranja skateboarda, kada slobodna noga gura tlo unatrag, skateboard će kliziti naprijed.

(4) Veslo se pomiče unatrag, a čamac se kreće naprijed.

Gornja tvrdnja koja je u skladu s Newtonovim trećim zakonom je...

A. (1) i (2)

B. (1) i (3)

C. (2) i (3)

D. (3) i (4)

Rasprava

(1) Newtonov prvi zakon

(2) Newtonov prvi zakon

(3) Newtonov treći zakon

(4) Newtonov treći zakon

Točan odgovor je D.

Izvor pitanja:

Pitanja za nacionalni ispit iz prirodoslovlja za osnovnu školu/islamsku osnovnu školu

Pitanja za OSN iz fizike za osnovnu školu