Formula della legge di Newton

Esempi di domande e formule relative alle leggi di Newton

Prima legge di Newton

1. Una persona si trova in un ascensore che si muove a velocità costante verso l'alto. Il peso della persona è di 800 N. Improvvisamente il cavo d'acciaio che traina l'ascensore si rompe, causando la caduta dell'ascensore. La forza normale esercitata dal pavimento dell'ascensore sulla persona immediatamente prima e dopo la rottura del cavo d'acciaio è...

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

Discussione
È noto che:
Peso (w) = 800 Newton
Domanda: La forza normale (N) che agisce sulla persona immediatamente prima e dopo la rottura della fune d'acciaio
Risposta :
Pochi istanti prima che la fune d'acciaio si spezzasse
Quando una persona si trova sul pavimento dell'ascensore, su di essa agisce la forza di gravità, diretta verso il basso (si osservi l'illustrazione sottostante). Poiché la persona è ferma all'interno dell'ascensore, deve esserci una forza normale che bilancia il suo peso, diretta verso l'alto e di uguale intensità alla forza di gravità. La forza normale che il pavimento esercita sulla persona è...
Poiché la persona è ferma nell'ascensore e l'ascensore si muove a velocità costante (senza accelerazione), la forza risultante che agisce sulla persona è pari a zero.
∑F = 0
N – w = 0
N = w
N = 800 Newton

Dopo che la fune d'acciaio si è rotta
Dopo la rottura del cavo d'acciaio, l'ascensore e la persona cadono liberamente insieme, con un'accelerazione di gravità pari all'accelerazione di gravità terrestre, sia in modulo che in direzione. Poiché la caduta libera non esercita alcuna forza normale sul pavimento dell'ascensore. La persona sta cadendo e i suoi piedi non possono premere sul pavimento, in quanto anche l'ascensore sta cadendo.
La risposta corretta è A.

2. Tre forze, ciascuna con modulo F1 ₌ 22 N, F2 ₌ 18 N e F3 ₌ 40 N, vengono applicate a un blocco di legno. Le forze che agiscono sul blocco, che obbediscono alla prima legge di Newton, sono illustrate nella figura...

Discussione

Prima legge di Newton: Forza risultante ( ΣF) = 0.

A. F ₁ + F ₂ – F ₃ = 22 N + 18 N – 40 N = 40 N – 40 N = 0

B. F ₂ + F ₃ – F ₁ = 18 N + 40 N – 22 N = 58 N – 22 N = 36 N (verso destra)

C. F ₂ + F ₃ – F ₁ = 18 N + 40 N – 22 N = 58 N – 22 N = 36 N (verso destra)

D. F ₁ + F ₃ – F ₂ = 22 N + 40 N – 18 N = 62 N – 18 N = 44 N (verso sinistra)

La risposta corretta è A.

Seconda legge di Newton

3.
Guardate la foto!
Un blocco di 40 kg viene tirato con una forza di 200 N, con conseguente accelerazione di 3 m/s² Quindi l'entità della forza di attrito che agisce sull'oggetto/blocco è...

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

Discussione
È noto che:
Massa (m) = 40 kg
Forza (F) = 200 N
Accelerazione (a) = 3 m/s²
Domanda: L'intensità della forza di attrito (F)_g)
Risposta :
Formula della seconda legge di Newton:
∑F = ma
Descrizione: ∑F = forza risultante, m = massa, a = accelerazione

La direzione della forza F è verso destra, mentre la direzione dell'attrito è verso sinistra (la direzione dell'attrito è opposta alla direzione del moto dell'oggetto). La direzione verso destra è considerata positiva e la direzione verso sinistra negativa.
∑F = ma
F-F_g = ma
200 – f_g = (40)(3)
200 – f_g = 120
F_g = 200 - 120
F_g = 80 Newton
La risposta corretta è D.

4. Il blocco A, avente una massa di 100 grammi, viene posizionato sopra il blocco B, avente una massa di 300 grammi. Successivamente, il blocco B viene spinto verticalmente verso l'alto con una forza di 5 N. Se i blocchi non si muovono a vicenda, qual è l'intensità della forza normale esercitata dal blocco B sul blocco A?

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

Discussione
È noto che:
Forza di spinta (F) = 5 Newton
Massa del blocco A (m_A) = 100 grammi = 0,1 kg
Massa del blocco B (m_B) = 300 grammi = 0,3 kg
Accelerazione di gravità (g) = 10 m/s²
Peso del blocco A (w_A) = (0,1 kg)(10 m/s²) = 1 kg m/s² = 1 Newton
Peso del blocco B (w_B) = (0,3 kg)(10 m/s²) = 3 kg m/s² = 3 Newton

Domanda: Forza normale esercitata dal blocco B sul blocco A
Risposta :
Su entrambi i blocchi agiscono diverse forze, come illustrato nella figura sottostante.
F = forza di spinta (agente sul blocco B)
w_A = la forza di gravità del blocco A (agente sul blocco A)
w_B = il peso del blocco B (che agisce sul blocco B)
N_A = forza normale esercitata dal blocco B sul blocco A (agente sul blocco A)
N_A' = forza normale esercitata dal blocco A sul blocco B (agente sul blocco B)

Consideriamo entrambi i blocchi come un unico sistema:
Applica la seconda legge di Newton a entrambi i blocchi:
∑F = ma
F – w_A - w_B + N_A - N_A' = (m_A +m_B) per
N_A e N_A' è una forza di azione e reazione che ha la stessa intensità ma direzione opposta, quindi viene eliminata dall'equazione.
F – w_A - w_B = (m_A +m_B) per
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
La presenza di una forza (F) di 5 Newton che agisce verticalmente verso l'alto su entrambi i blocchi fa sì che entrambi i blocchi si muovano verticalmente verso l'alto con un'accelerazione di 2,5 m/s².².

Consideriamo il blocco A:
Applica la seconda legge di Newton al blocco 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 Newton
La forza normale esercitata dal blocco B sul blocco A è di 1,25 Newton.
La risposta corretta è B.

Terza legge di Newton

5. Presta attenzione alla seguente affermazione!

(1) I passeggeri sono stati spinti in avanti quando l'autobus, che si muoveva a velocità costante, ha improvvisamente frenato bruscamente.

(2) La pila di libri sopra il cartone non cadrà quando il cartone viene tirato velocemente.

(3) Quando si gioca con lo skateboard, quando il piede libero spinge il terreno all'indietro, lo skateboard scivolerà in avanti.

(4) La pagaia della barca viene spinta indietro, la barca si muove in avanti.

L'affermazione di cui sopra, che è in accordo con la terza legge di Newton, è...

A. (1) e (2)

B. (1) e (3)

C. (2) e (3)

D. (3) e (4)

Discussione

(1) Prima legge di Newton

(2) Prima legge di Newton

(3) la terza legge di Newton

(4) la terza legge di Newton

La risposta corretta è D.

Fonte della domanda:

Domande d'esame nazionale di scienze per la scuola media inferiore/scuola media inferiore islamica

Domande di fisica per la scuola media (OSN)