4 példa a centripetális erővel kapcsolatos kérdésekre
1. Egy 200 gramm tömegű tárgyat egy könnyű kötélhez kötünk, majd vízszintesen forgatjuk állandó 5 rad s –1 szögsebességgel , ahogy az a következő ábrán látható. Ha a kötél hossza l = 60 cm, akkor a tárgyra ható centripetális erő nagysága…
A. 0,3 É
B. 0,6 É
C. 3 É
D. 6 É
E. 30 É
Vita
Köztudott, hogy:
A tárgy tömege (m) = 200 gramm = 200/1000 kg = 2/10 kg = 0,2 kg
Szögsebesség (ω) = 5 radián/másodperc
Kötélhossz = körpálya sugara (r) = 60 cm = 60/100 méter = 0,6 méter
Kérdés: Egy tárgyra ható centripetális erő nagysága….
Válasz:
A centripetális erő az az eredő erő, amely egy tárgyat centripetális gyorsulásnak hoz létre. A centripetális erő képlete:
∑ F = ma s
∑ F = mv² / r = mω²r
Leírás: ∑ F = centripetális erő, m = a tárgy tömege, v = tangenciális sebesség, ω = szögsebesség, r = a körpálya sugara.
∑ F = m ω 2 r = (0,2)(5) 2 (0,6) = (0,2)(25)(0,6) = 3 Newton
A helyes válasz a C.
2. Egy diák megpörget egy zsinór végére kötött követ. A követ vízszintesen elforgatják a fenti ábrán látható módon. Ha a kő forgási sebessége megduplázódik, a centripetális erő a következővé válik...
A. Az eredeti négyszerese
B. Még kétszer
C. Az eredeti négyszerese
D. Még kétszer
E. Az eredeti négyszerese
Vita
Köztudott, hogy:
Kő tömege = m
A kő sebessége = v
Kötélhossz = sugár = r
Kérdés: Ha a sebesség megduplázódik, a centripetális erő a következővé válik...
Válasz:
Ha a sebességet megduplázzuk, akkor a centripetális erő a következőképpen alakul:
A centripetális erő az eredeti négyszeresére nő.
A helyes válasz a C.
3. Egy sík út kanyarulatát egy autó legfeljebb 10 ms –1 sebességgel képes átszelni . A gumiabroncsok és az út közötti súrlódási együttható 0,5, az út görbületi sugara pedig R m. Ekkor R értéke… (g = 10 ms –2 ).
A. 7,5 méter
B. 8,0 méter
Kb. 10 méter
D. 15 méter
K. 20 méter
Vita
Köztudott, hogy:
Sebesség (v) = 10 m/s
A gumiabroncs és az út közötti súrlódási együttható (μs ) = 0,5
Nehézségi gyorsulás (g) = 10 m/ s²
Kérdés: Az út görbületi sugara (R méter)
Válasz:
Az autóra kanyarodáskor ható egyetlen vízszintes erő a statikus súrlódás . A statikus súrlódás képlete:
4. Az autó egy kanyarban halad az úton M helyzetben, ahogy az alábbi képen látható.
A kerekek és az út közötti statikus súrlódási együttható 0,4 (gravitációs gyorsulás 10 m/s⁻² ) . Annak érdekében, hogy az autó ne hagyhassa el a pályát, a megengedett legnagyobb sebesség…
A. √10 ms-1
B. 2 √ 10 ms -1
C. 4 √ 10 ms -1
D. 5 √ 10 ms -1
E. 6 √ 10 ms -1
Vita
Köztudott, hogy:
Statikus súrlódási együttható (μs ) = 0,4
Nehézségi gyorsulás (g) = 10 m/ s²
Görbületi sugár (R) = 40 méter
Kérdezett: maximális sebesség (v)
Válasz:
Newton második mozgástörvénye egyenletes körmozgásban
Információ:
ΣF = centripetális erő = eredő erő = teljes erő, m = a tárgy tömege, a s = centripetális gyorsulás, v = lineáris sebesség, R = görbületi sugár
Centripetális erő
A centripetális erő a körpálya közepe felé irányuló eredő erő. Amikor egy autó körben mozog, az egyetlen erő, ami a középpont felé irányul, a statikus súrlódás, tehát a statikus súrlódás centripetális erő.
Statikus súrlódási erő képlete:
Információ:
μ s = statikus súrlódási együttható, w = a tárgy súlya, m = a tárgy tömege, g = a nehézségi gyorsulás.
Számítsa ki a maximális sebességet (v):
A helyes válasz a C.
Kérdés forrása:
Országos fizika vizsgakérdések középiskolák/szakközépiskolák számára
