Lwa Newton yo

Lwa mouvman Newton yo gen twa prensip, sètadi premye lwa Newton an, dezyèm lwa Newton an ak twazyèm lwa Newton an.

Premye Lwa Newton an

Premye Lwa Newton an deklare ke chak objè ki an repo ap rete an repo oubyen chak objè k ap deplase nan yon liy dwat ak yon vitès konstan ap kontinye deplase nan yon liy dwat ak yon vitès konstan si fòs total k ap aji sou objè a se zewo.

Konsidere yon objè bò kote w, pa egzanp yon tab oswa yon wòch oswa nenpòt objè. Yon tab ki an repo ap rete an repo si yo pa deplase l oswa si yo pa ba li yon fòs ekstèn tankou yon fòs pouse oswa rale. Menm jan an tou, lòt objè ki an repo. Èske pa gen okenn fòs k ap aji sou tab la oswa wòch la oswa nenpòt lòt objè ki an repo? Gen fòs k ap aji sou objè a, men sòm tout fòs k ap aji sou objè a oswa fòs total la egal a zewo. Fòs k ap aji sou yon objè ki an repo sou sifas yon planèt tankou Latè se gravite (w) ak fòs nòmal (N). Direksyon fòs gravitasyonèl la pèpandikilè anba nan direksyon sant tè a, direksyon fòs nòmal la pèpandikilè anlè. Magnitud de fòs sa yo se menm men opoze nan direksyon, kidonk fòs total la egal a zewo.

E yon objè k ap deplase an liy dwat ak yon vitès konstan? Pou klarifye sa, ann sipoze ou pouse yon objè, tankou yon moso metal, sou yon planche. Apre yo fin pouse l, moso metal la ralanti epi li rete akòz prezans... fòs friksyonPou moso metal yo ka deplase pi lwen oswa pi lontan, ou dwe lis sifas planche a ak sifas moso metal yo. Plis sifas planche a ak sifas moso metal yo lis, se plis moso metal yo ap deplase lwen. Si sifas planche a parfe lis epi pa gen friksyon, moso metal yo ap kontinye deplase epi yo p ap rete. Èske pa gen okenn fòs k ap aji sou yon moso metal k ap deplase sou yon sifas planche parfe lis? Gen fòs ki aji sou moso metal yo, sètadi fòs gravite ak fòs nòmal. De fòs sa yo travay nan direksyon vètikal la epi yo pa afekte mouvman moso metal yo nan direksyon orizontal la si planche a parfe lis.

Dezyèm Lwa Newton an

Dezyèm Lwa Newton an deklare ke si fòs nèt ki aji sou yon objè a pa zewo, objè a ap akselere. Magnitud akselerasyon an pwopòsyonèl ak magnitud fòs nèt la epi envèsman pwopòsyonèl ak mas objè a. Direksyon akselerasyon an se menm ak direksyon fòs nèt la.

ΣF = ma(1.2)

Deskripsyon: ΣF = fòs total (kg m/s²), m = mas (kg), a = akselerasyon (m/s²)

Ekwasyon 1.2 se yon deklarasyon matematik dezyèm lwa Newton an.

Si mayitid akselerasyon an egal a zewo (a = 0) alò ekwasyon 1.2 la chanje pou l vin ekwasyon 1.1. Kidonk premye lwa Newton an se yon ka espesyal nan dezyèm lwa Newton an.

Baze sou ekwasyon 1.2 la, nou konkli ke plis fòs la gwo, se plis akselerasyon an gwo. Okontrè, plis mas la gwo, se mwens akselerasyon an piti. Relasyon ki genyen ant fòs, mas ak akselerasyon an pi byen konprann apre nou fin fè eksperyans ki gen rapò ak sa. Yon eksperyans nou ka fè se yon eksperyans pou akselere yon tren dinamik sou ray lè l sèvi avèk yon mas k ap tonbe lib. Sèvi ak yon revèy pou detèmine akselerasyon tren an.

Twazyèm Lwa Newton an

Twazyèm lwa Newton an di ke si objè 1 egzèse yon fòs sou objè 2, alò an menm tan objè 2 egzèse yon fòs sou objè 1. Mayitid tou de fòs yo se menm men direksyon tou de fòs yo opoze. Yo rele yon fòs aksyon an, lòt fòs la reyaksyon an (fòs aksyon-reyaksyon).

F_aksyon = –F_reyaksyon                                      (1.3)

Ekwasyon 1.3 la se yon deklarasyon matematik twazyèm lwa Newton an. Siy negatif la nan ekwasyon 1.3 la endike direksyon fòs la.

Fè yon eksperyans pou pi byen konprann twazyèm lwa Newton an. Si ou gen yon skateboard, pouse kont yon miray pandan w kanpe sou li. Apre ou fin pouse kont miray la, skateboard la deplase pa dèyè. Pouse w la ap pi devan, pandan skateboard la ap deplase pa dèyè. Sa montre ke miray la ap pouse kont ou tou. Lè ou pouse kont miray la, an menm tan, miray la ap pouse kont ou tou. Fòs pouse w la aji sou miray la, pandan fòs pouse miray la aji sou ou. De fòs yo egal an mayitid men opoze an direksyon. Ou ka rele youn fòs aksyon an epi lòt la reyaksyon an.

Yon lòt eksperyans ou ka fè se gonfle yon balon kawoutchou, epi lage l apre li fin gonfle epi ranpli ak lè. Apre ou fin lage l, balon an "vole". Direksyon mouvman balon an se opoze ak direksyon lè a ap soti nan balon an. Ki jan yo ka eksplike sa? Lè yo lage bouch balon an, balon an pouse lè a deyò. An menm tan, lè a pouse balon an tou. Pouse lè a fè balon an vole. Pouse balon an aji sou lè a, epi pouse lè a aji sou balon an. De fòs yo egal nan mayitid men opoze nan direksyon.

Egzanp pwoblèm

1. Gen 4 objè, bannann = 4 kg, liv = 0,8 kg, baskètbòl = 3,5 kg, mango = 1,2 kg. Yo rale panyen an ak yon fòs 30 N sou yon sifas plat ki graj (μ = 0,4). Pou panyen an ka deplase byen (mas panyen an pa pran an kont), objè ki dwe mete nan panyen an se...

Pembahasan

Li konnen:

Mas bannann (m₁) = 4 kg

Mas liv la (m₂) = 0,8 kg

Mas boul la (m₃) = 3,5 kg

Mas mango (m₄) = 1,2 kg

Fòs tansyon (F) = 30 N

Koyefisyan friksyon estatik (μ_s) = 0,4

Akselerasyon akòz gravite (g) = 10 m/s²

Inyore mas panyen an

Fòs friksyon estatik (f_s) fonksyone lè objè a toujou an repo epi li pral deplase, alòske friksyon sinetik fonksyone lè objè a ap deplase.

Mande: Mas yon objè

Repons:

Panye a ap deplase egzakteman lè mayitid fòs rale a (F) = mayitid fòs friksyon estatik la (f_s).

Kalkile mayitid fòs friksyon estatik la (f_s):

f_s = μ_s N = μ_s w = μ_s mg = (0,4)(m)(10)

f_s = 4 m

Panye egzak la ap deplase:

F = f_s

30 = 4 m

m = 30/4

m = 7,5 kg

Mas bannann 4 kg + mas boul 3,5 kg = 7,5 kg

Objè yo dwe mete nan panyen an se bannann ak boul.

2. Kesyon nimewo 5 pou Egzamen Nasyonal Fizik SMA/MA 2014/2015 la

Objè A ki gen yon mas 6 kg ak B ki gen yon mas 4 kg konekte pa yon kòd epi yo rale ak yon fòs F = 60 N jan yo montre nan figi ki anba la a.

Si sistèm nan ap deplase epi koyefisyan friksyon sinetik antsifas planche a ak tou de objè yo 0,5 (tg θ = 3/4), ak g = 10 ms^-2, lè sa a li gwowi, tansyon nan kòd T ki konekte de objè yo se….

A. 28,8 Nò

B. 30,0 N

Apeprè 39,6 N

D. 48,0 N

Lès 50,0 Nò

Pembahasan

Li konnen ke:

Mas objè A a (m_A) = 6 kg

Mas objè B a (m_B) = 4 kg

Fòs tansyon (F) = 60 Newton

Koyefisyan friksyon sinetik ant objè a ak planche a (μ_k) = 0,5

Akselerasyon akòz gravite (g) = 10 m/s²

Tanjant θ = 3/4

Mande: Èske li gwo?wi tansyon kòd T

Repons:

Konpozan orizontal fòs F la:

F_x = F kos θ

F_x = (60)(4/5) = (4)(12) = 48 N

Konpozan vètikal fòs F la:

F_y = F sin θ

F_y = (60)(3/5) = (3)(12) = 36 N

Fòs nòmal objè A a:

N_A = w_A = m_A g = (6)(10) = 60 N

Fòs nòmal objè B a:

N_B + F._y - w_B = 0

N_B + F._y = w_B

N_B = w_B - F_y = m_B g – F_y = (4)(10) – 36 = 40 – 36 = 4 N

Fòs friksyon sinetik ant objè A ak planche a:

f_kA = μ_k N_A = (0,5)(60) = 30 N

Fòs friksyon sinetik ant objè B ak planche a:

f_kB = μ_k N_B = (0,5)(4) = 2 N

Kalkile akselerasyon tou de objè yo:

ΣF = ma

F_x – T + T – f_kB - f_kA = (m_A +m_B) Nan

Fòs tansyon nan kòd T a gen menm mayitid sou tout longè kòd la epi li gen direksyon opoze a, kidonk li elimine nan ekwasyon an.

F_x - f_kB - f_kA = (m_A +m_B) Nan

48 – 2 – 30 = (6 + 4) yon

16 = 10 yon

yon = 16/10

a = 1,6m/s²

Kalkile fòs tansyon kòd T a:

Konsidere objè A. Fòs k ap aji sou objè A nan direksyon orizontal la se fòs tansyon kòd la (T) ki dirije adwat la ak fòs friksyon sinetik la (f_kA) ki sou bò gòch la.

ΣF = ma

T_A - f_kA = m_A a

T_A - 30 = (6)(1,6)

T_A - 30 = 9,6

T_A = 9,6 + 30 = 39,6 Nò

Konsidere objè B. Fòs k ap aji sou objè B nan direksyon orizontal la se fòs F_x ki dirije adwat la, fòs friksyon sinetik la (f_kB) ak fòs tansyon kòd la (T) ki dirije agoch.

ΣF = ma

F_x - f_kB - T_B = m_B a

48 – 2 – T_B = (4)(1,6)

46 - T_B = 6,4

46 – 6,4 = T_B

T_B = 39,6 N

Kidonk fòs tansyon nan fisèl la k ap aji sou objè A (T_A) = fòs tansyon nan kòd la k ap aji sou objè B (T_B) = 39,6 Nò.

Repons ki kòrèk la se C.

3. Kesyon nimewo 5 pou Egzamen Nasyonal Fizik SMA/MA 2014/2015 la

Gade foto ki anba a!

Kòm rezilta fòs F la, sistèm objè yo deplase. Si planche a pa lis epi koyefisyan friksyon sinetik ant de blòk yo ak planche a se 0,2, ki akselerasyon de objè yo sibi? (cos 37^o = 0,8, peche 37^o = 0,6)

A. 2,6 ms^-2

B. 4,0 ms^-2

C. 5,2 ms^-2

D. 7,8 ms^-2

E. 10,2 ms^-2

Pembahasan

Li konnen ke:

Mas objè A a (m_A) = 4 kg

Mas objè B a (m_B) = 2 kg

Fòs tansyon (F) = 30 Newton

Koyefisyan friksyon sinetik ant objè a ak planche a (μ_k) = 0,2

Akselerasyon akòz gravite (g) = 10 m/s²

kos 37^o = 0,8

peche 37^o = 0,6

Mande: Ki akselerasyon toulede objè yo sibi?

Repons:

Konpozan orizontal fòs F la:

F_x = F kos θ

F_x = (30)(0,8) = 24 N

Konpozan vètikal fòs F la:

F_y = F sin θ

F_y = (30)(0,6) = 18 N

Fòs nòmal objè A a:

N_A = w_A = m_A g = (4)(10) = 40 N

Fòs nòmal objè B a:

N_B + F._y - w_B = 0

N_B + F._y = w_B

N_B = w_B - F_y = m_B g – F_y = (2)(10) – 18 = 20 – 18 = 2 N

Fòs friksyon sinetik ant objè A ak planche a:

f_kA = μ_k N_A = (0,2)(40) = 8 N

Fòs friksyon sinetik ant objè B ak planche a:

f_kB = μ_k N_B = (0,2)(2) = 0,4 N

Kalkile akselerasyon tou de objè yo:

ΣF = ma

F_x - f_kB - f_kA = (m_A +m_B) Nan

24 – 0,4 – 8 = (4 + 2) yon

15,6 = 6 yon

yon = 15,6/6

a = 2,6m/s²

Repons ki kòrèk la se A.