Ньютон заңдарын лифттің немесе лифттің түзу қозғалысына қолдану бойынша 4 сұрақ мысалы
1. Массасы 50 кг адам лифтте отыр. Ауырлық күшінің әсерінен үдеу = 10 м/с.2Лифт еденінің адамға әсер ететін қалыпты күштің шамасын анықтаңыз, егер:
(а) дыбыссыз лифт
(b) лифт тұрақты жылдамдықпен төмен қарай қозғалады
(c) лифт 5 м/с үдеумен жоғары қарай қозғалады2
(d) лифт 5 м/с үдеумен төмен қарай қозғалады2
(e) еркін құлау лифтісі
Талқылау
Ол белгілі :
Адамның массасы (м) = 50 кг
Ауырлық күшіне байланысты үдеу (г) = 10 м/с2
Адамның салмағы (w) = мг = (50)(10) = 500 Ньютон
Джаваб :
(а) дыбыссыз лифт
Лифт тыныштықта, үдеу жоқ (a = 0)
Жоғары бағытталған күш оң, төмен бағытталған күш теріс.
(b) лифт тұрақты жылдамдықпен төмен қарай қозғалады
Лифт тұрақты жылдамдықпен қозғалады, үдеу жоқ (a = 0)
Жоғары бағытталған күш оң, төмен бағытталған күш теріс.
(c) лифт 5 м/с үдеумен жоғары қарай қозғалады2
Лифт 5 м/с үдеумен (a) жоғары қарай қозғалады2
Көтергіштің қозғалысымен бір бағыттағы күш оң, ал көтергіштің қозғалысына қарама-қарсы бағыттағы күш теріс.
N – w = ma
N = w + ma
N = 500 + (50)(5)
N = 500 + 250
N = 750 Ньютон
Қалыпты күштің шамасы (N) салмаққа (w) тең, сондықтан лифт жоғары қарай қозғалғанда, адамның денесі ауырлай түседі. Басқаша айтқанда, лифт жоғары қарай қозғалғанда, адамның көрінетін салмағы артады. Егер адам таразыда тұрса, лифт жоғары қарай қозғалғанда, таразы адамның массасының үлкен екенін көрсетеді.
(d) лифт 5 м/с үдеумен төмен қарай қозғалады2
Лифт төмен қарай 5 м/с үдеумен (a) қозғалады2
Көтергіштің қозғалысымен бір бағыттағы күш оң, ал көтергіштің қозғалысына қарама-қарсы бағыттағы күш теріс.
w – N = ma
N = w – ma
N = 500 – (50)(5)
N = 500 – 250
N = 250 Ньютон
Лифт төмен түскен сайын адамның денесі жеңілдейді. Басқаша айтқанда, лифт төмен түскен сайын адамның салмағы артады. Егер адам таразыда тұрса, лифт төмен түскен сайын таразы массасы азырақ болатынын көрсетер еді.
(e) еркін құлау лифтісі
Еркін құлау лифтісі лифттің төмен қарай қозғалатынын білдіреді, мұндағы лифттің үдеуі (a) = гравитациялық үдеу (g). Мысалы, g = 10 м/с2 онда a = 10 м/с2
Көтергіштің қозғалысымен бір бағыттағы күш оң, ал көтергіштің қозғалысына қарама-қарсы бағыттағы күш теріс.
w – N = ma
N = w – ma
N = 500 – (50)(10)
N = 500 – 500
N = 0
Лифт еркін құлаған кезде, адамның көрінетін салмағы нөлге тең болады. Басқаша айтқанда, адам өзін салмақсыз сезінер еді. Егер адам таразыда тұрса, лифт төмен қарай қозғалған кезде таразы оның массасының нөлге тең екенін көрсетер еді. Бұл жағдай тартылыс күші жоқ кеңістікте болуға ұқсас.
2. Массасы 2000 кг көтергіш тірек кабеліндегі керілу күшінің шамасын анықтаңыз, егер:
(а) дыбыссыз лифт
(b) лифт 5 м/с үдеумен төмен қарай қозғалады2
(c) лифт 5 м/с үдеумен жоғары қарай қозғалады2
(d) еркін құлау лифтісі
Ауырлық күшінің үдеуін (g) = 10 м/с деп есептеңіз2
Талқылау
Ол белгілі :
Көтеру массасы (м) = 2000 кг
Ауырлық күшіне байланысты үдеу (г) = 10 м/с2
Көтеру салмағы (w) = мг = (2000)(10) = 20 000 Ньютон
Джаваб :
(а) дыбыссыз лифт
Лифт тыныштықта, үдеу жоқ (a = 0)
Жоғары бағытталған күш оң, төмен бағытталған күш теріс.
Көтергіш күш қозғалмай тұрғанда, арқанға түсетін тартылыс күші (T) = көтергіштің салмағы (w) = 20 000 Ньютон
(b) лифт 5 м/с үдеумен төмен қарай қозғалады2
Лифт төмен қарай 5 м/с үдеумен (a) қозғалады2
Көтергіштің қозғалысымен бір бағыттағы күш оң, ал көтергіштің қозғалысына қарама-қарсы бағыттағы күш теріс.
w – T = ma
T = w – ma
T = 20 000 – (2000)(5)
T = 20 000 – 10 000
T = 20 000 Ньютон
Лифт төмен қарай қозғалғанда, арқанға түсетін тартылыс күші (T) лифт қозғалмай тұрған кездегіге қарағанда азаяды.
(c) лифт 5 м/с үдеумен жоғары қарай қозғалады2
Лифт 5 м/с үдеумен (a) жоғары қарай қозғалады2
Көтергіштің қозғалысымен бір бағыттағы күш оң, ал көтергіштің қозғалысына қарама-қарсы бағыттағы күш теріс.
T – w = ma
T = w + ma
T = 20 000 + (2000)(5)
T = 20.000 + 10.000
T = 20 000 Ньютон
Лифт жоғары қарай қозғалғанда, арқанға түсетін тартылыс күші (T) лифт қозғалмай тұрған кездегіге қарағанда үлкенірек болады.
(d) еркін құлау лифтісі
Еркін құлау лифтісі лифттің төмен қарай қозғалатынын білдіреді, мұндағы лифттің үдеуі (a) = гравитациялық үдеу (g). Мысалы, g = 10 м/с2 онда a = 10 м/с2
Көтергіштің қозғалысымен бір бағыттағы күш оң, ал көтергіштің қозғалысына қарама-қарсы бағыттағы күш теріс.
w – T = ma
T = w – ma
T = 20 000 – (2000)(10)
T = 20 000 – 10 000
Т = 0
Лифт еркін құлау кезінде арқанның керілуі (T) нөлге тең болады. Арқанның керілуі лифттің салмағына тең болғандықтан, арқанның керілуі нөлге тең болғанда, лифттің салмағы да нөлге тең болып көрінеді. Бұл жағдай зат гравитациялық вакуумда немесе гравитациялық күш жоқ кеңістікте болған жағдайға ұқсас.
[Ағылшын тілі: Ньютонның қозғалыс заңын лифтте қолдану ]
3. Массасы 60 кг адам 3 мс -2 үдеумен төмен қарай қозғалып келе жатқан лифтте отыр . Егер ауырлық күшінің үдеуінің мәні 10 мс -2 болса , онда лифт еденінің адамға әсер ететін қалыпты күштің шамасы...
A. 180 N
B. 200 N
C. 340 N
D. 420 N
Шығыс 600 N
Талқылау
Белгілі болғандай:
Массасы (м) = 60 кг
Адам мен лифттің үдеуі (а) = 3 м/с2
Ауырлық күшіне байланысты үдеу (г) = 10 м/с2
Ауырлық күші (w) = мг = (60)(10) = 600 Ньютон
Сұрақ қойылды: қалыпты күш (Н)
Жауап:
Лифттегі адамға екі күш әсер етеді, атап айтқанда, ауырлық күші (w) және лифт еденінің адамға әсер ететін қалыпты күші (N). Үш векторлық шама бар, атап айтқанда, ауырлық күші, қалыпты күш және лифт үдеу, мұнда ауырлық күші төмен қарай, қалыпты күш жоғары қарай, ал лифт үдеуісі төмен қарай бағытталған. Төмен бағытталған векторлық шама оң таңбалы, ал жоғары бағытталған векторлық шама теріс таңбалы болып таңдалады.
∑F = ma
w – N = (60)(3)
600 – N = 180
N = 600 – 180
N = 420 Ньютон
Дұрыс жауап - D.
4. Массасы 40 кг Реза жоғары қарай қозғалатын лифтте. Егер Резаның аяғына лифт еденінің әсер ету күші 520 Н және ауырлық күшінің үдеуінің мәні 10 мс -2 болса , онда лифттің үдеуі...
A. 1,0 мс-2
B. 1,5 мс-2
C. 2,0 мс-2
D. 2,5 мс-2
E. 3,0 мс-2
Талқылау
Белгілі болғандай:
Массасы (м) = 40 кг
Қалыпты күш (Н) = 520 Н
Ауырлық күшіне байланысты үдеу (г) = 10 м/с2
Ауырлық күші (w) = mg = (40)(10) = 400 Н
Сұрақ қойылды: Лифттің үдеуін
Жауап:
∑F = ma
400 – 520 = (40)(а)
-120 = (40)(а)
a = -120/40
a = -3 м/с2
Лифттің үдеуі 3 м/с2Теріс белгі лифттің жоғары қарай жылжып бара жатқанын білдіреді.
Дұрыс жауап - Е.
Сұрақ көзі:
Жоғары сынып/кәсіптік орта мектепке арналған физикадан ұлттық емтихан сұрақтары
