뉴턴의 운동 법칙 관련 문제 풀이 - 뉴턴의 제2 운동 법칙
1. 질량이 1kg인 물체가 일정한 가속도 5m/s²로 가속됩니다 . 물체를 가속시키는 데 필요한 알짜힘을 추정하세요.
알려진 바에 따르면:
질량(m) = 1 kg
가속도 (a) = 5 m/ s²
구하는 값 : 순력(∑F)
솔루션 :
우리는 뉴턴의 제2법칙을 이용하여 알짜힘을 구합니다.
∑ F = ma
∑ F = (1 kg)(5 m/s² ) = 5 kg m/s² = 5 뉴턴
[아이알피]
2. 물체의 질량은 1kg이고, 알짜힘 ∑F는 2뉴턴입니다. 물체의 가속도의 크기와 방향을 구하세요.
알려진 바에 따르면:
질량(m) = 1 kg
알짜힘(∑F) = 2 뉴턴
구하는 것 : 가속도(a)의 크기와 방향
솔루션 :
a = ∑F / m
에이 = 2 / 1
a = 2 m/ s²
가속도의 방향 = 알짜힘(∑F)의 방향
[아이알피]
3. 물체의 질량 = 2kg, F1 = 5N, F2 = 3N. 가속도의 크기와 방향은…
알려진 바에 따르면:
질량(m) = 2 kg
F1 = 5 뉴턴
F2 = 3 뉴턴
구하는 것: 가속도(a)의 크기와 방향
솔루션 :
순 힘 :
∑ F = F 1 – F 2 = 5 – 3 = 2 뉴턴
가속도의 크기:
a = ∑F / m
에이 = 2 / 2
a = 1 m/ s²
가속도의 방향 = 알짜힘의 방향 = F1의 방향
[아이알피]
4. 물체의 질량 = 2kg, F1 = 10N, F2 = 1N. 가속도의 크기와 방향은…
알려진 바에 따르면:
질량(m) = 2 kg
F2 = 1 뉴턴
F1 = 10 뉴턴
F 1x = F 1 cos 60 o = (10)(0.5) = 5 뉴턴
구하는 것 : 가속도(a)의 크기와 방향
솔루션 :
순 힘 :
∑ F = F 1x – F 2 = 5 – 1 = 4 뉴턴
가속도의 크기:
a = ∑F / m
에이 = 4 / 2
a = 2 m/ s²
가속도의 방향 = 알짜힘의 방향 = F 1x 의 방향
[아이알피]
5. F₁ = 10 뉴턴, F₂ = 1 뉴턴, m₁ = 1 kg, m₂ = 2 kg. 가속도의 크기와 방향은…
알려진 바에 따르면:
질량 1 (m 1 ) = 1 kg
질량 2 (m 2 ) = 2 kg
F1 = 10 뉴턴
F2 = 1 뉴턴
구하는 것 : 가속도(a)의 크기와 방향
솔루션 :
알짜힘 :
∑ F = F 1 – F 2 = 10 – 1 = 9 뉴턴
가속도의 크기:
a = ∑F / (m 1 + m 2 )
a = 9 / (1 + 2)
에이 = 9 / 3
a = 3 m/ s²
가속도의 방향 = 알짜힘의 방향 = F1의 방향
[아이알피]
6.
질량이 40kg인 블록이 200N의 힘에 의해 가속됩니다. 블록의 가속도는 3m/s²입니다 . 블록 이 받는 마찰력의 크기를 구하세요.
A. 15 N
B. 40 N
C. 43 N
D. 80 N
알려진 바에 따르면:
질량(m) = 40 kg
힘(F) = 200 N
가속도(a) = 3 m/ s²
구하는 값: 마찰력 ( Fg )
솔루션 :
뉴턴의 제2 운동 법칙 방정식
∑ F = ma
∑ F = 알짜힘, m = 질량, a = 가속도
힘 F의 방향은 오른쪽이고, 마찰력의 방향은 왼쪽입니다(마찰력의 방향은 물체의 운동 방향과 반대입니다).
오른쪽을 긍정적, 왼쪽을 부정적으로 선택하세요.
∑ F = ma
F – F g = ma
200 – F g = (40)(3)
200 – F g = 120
F g = 200 – 120
Fg = 80 뉴턴
정답은 D입니다.
7. 질량이 100g인 블록 A를 질량이 300g인 블록 B 위에 놓고, 블록 B를 5N의 힘으로 수직 위쪽으로 밀었다. 블록 B가 블록 A에 작용하는 수직항력을 구하시오.
A. 1 N
B. 1.25 N
C. 2 N
D. 3 N
알려진 바에 따르면:
힘(F) = 5 뉴턴
블록 A의 질량(mA ) = 100그램 = 0.1kg
블록 B의 질량(m B ) = 300그램 = 0.3kg
중력 가속도 (g) = 10 m/ s²
블록 A의 무게 ( wA ) = (0.1 kg)(10 m/s² ) = 1 kg m/s² = 1 뉴턴
블록 B의 무게(wB ) = (0.3 kg)(10 m/s² ) = 3 kg m/s² = 3 뉴턴
구하는 것: 블록 B가 블록 A에 작용하는 수직항력
솔루션 :
그림에서 보이는 것처럼 두 블록에는 여러 가지 힘이 작용합니다.
F = 미는 힘 (블록 B에 작용하는 힘)
w A = 블록 A의 무게 (블록 A에 작용하는 힘)
w B = 블록 B의 무게 (블록 B에 작용하는 힘)
NA = 블록 B 가 블록 A에 작용하는 수직항력 (블록 A에 작용하는 힘)
N A ' = 블록 A가 블록 B에 작용하는 수직항력 (블록 B에 작용하는 힘)
두 블록 모두에 뉴턴의 제2 운동 법칙을 적용하십시오.
∑ F = ma
F – w A – w B + N A – N A ' = (m A + m B ) a
NA 와 NA ' 는 크기는 같지만 방향이 반대인 작용-반작용력이므로 방정식에서 제외됩니다.
F – w A – w B = (m A + m B ) a
5 – 1 – 3 = (0.1 + 0.3) a
5 – 4 = (0.4) a
1 = (0.4) a
에이 = 1 / 0.4
a = 2.5 m/ s²
블록 A에 뉴턴의 제2 운동 법칙을 적용하십시오.
∑ F = ma
NA – wA = m A a
N A – 1 = (0.1)(2.5)
NA – 1 = 0.25
NA = 1 + 0.25
NA = 1.25 뉴턴
정답은 B입니다.
8. 무게가 4N인 물체가 줄과 도르래에 의해 지지되어 있습니다. 물체에는 2N의 힘이 작용하고, 줄의 한쪽 끝은 9N의 힘으로 당겨집니다. 물체 X에 작용하는 알짜힘을 구하세요.
A. 3 N 위쪽
B. 4 N 아래쪽
C. 9 N 위쪽
D. 9 N 아래쪽
알려진 바에 따르면:
X의 무게(wX ) = 4뉴턴
당기는 힘(F x ) = 2 뉴턴
인장력(FT ) = 9뉴턴
구하는 것: 물체에 작용하는 알짜힘
솔루션 :
물체에 작용하는 수직 위쪽 방향의 힘
줄의 모든 부분에서 장력의 크기는 동일합니다. 따라서 장력은 9N입니다.
물체에 작용하는 수직 하향력
물체 X에는 두 가지 힘이 작용하며, 두 힘 모두 수직 아래 방향입니다. 하나는 무게 w x 의 수평 성분이고, 다른 하나는 힘 F x 의 수평 성분입니다.
물체에 작용하는 알짜힘
F T – w X – F x = 9 – 4 – 2 = 9 – 6 = 3
물체 X에 작용하는 알짜힘은 3뉴턴이며, 수직 위쪽 방향입니다.
정답은 A입니다.
9. 매끄러운 수평면 위에 정지해 있는 물체가 있습니다. 이 물체에 16N의 힘이 작용하여 2m/s²의 가속도로 움직입니다 . 만약 같은 물체가 거친 수평면 위에 정지해 있고 마찰력이 2N이라면, 16N의 힘이 작용할 때 물체의 가속도를 구하세요.
A. 1.75 m/ s²
B. 1.50 m/ s²
C. 1.00 m/ s²
D. 0.88 m/ s²
알려진 바에 따르면:
힘(F) = 16 뉴턴 = 16 kg m/ s²
가속도(a) = 2 m/ s²
마찰력( Ffric ) = 2 뉴턴 = 2 kg m/ s²
구하는 것: 물체의 가속도?
솔루션 :
매끄러운 수평면(마찰력 없음):
∑F = ma
F = ma
16 = (m) 2
m = 16/2
m = 8kg
그 물체의 질량은 8킬로그램입니다.
거친 수평면 (마찰력이 작용함):
∑F = ma
F – F fric = ma
16 – 2 = 8
14 = 8 a
에이 = 14 / 8
a = 1.75 m/ s²
물체의 가속도는 1.75 m/s² 입니다.
정답은 A입니다.
10. 톰과 앤드류가 매끄러운 바닥에서 물체를 밀고 있습니다. 톰은 5.70 N의 힘으로 물체를 밀고 있습니다. 물체의 질량이 2.00 kg이고 물체가 받는 가속도가 2.00 m/ s² 일 때 , 톰이 작용한 힘의 크기와 방향을 구하세요.
A. 1.70 N이며, 그 방향은 Andre가 작용하는 힘과 반대입니다.
B. 1.70 N이며, 그 방향은 앤드류가 작용한 힘과 동일합니다.
C. 2.30 N이며, 그 방향은 앤드류가 작용하는 힘의 반대 방향입니다.
D. 2.30 N이며, 방향은 앤드류가 작용한 힘과 동일합니다.
알려진 바에 따르면:
앤드류가 가한 미는 힘(F 1 ) = 5.70 뉴턴
물체의 질량(m) = 2.00 kg
가속도(a) = 2.00 m/ s²
구하는 것: 톰이 작용한 힘( F2 ) 의 크기와 방향은 무엇입니까 ?
솔루션 :
뉴턴의 제2 운동 법칙을 적용하십시오:
∑ F = ma
F 1 + F 2 = ma
5.70 + F 2 = (2)(2)
5.70 + F 2 = 4
F 2 = 4 – 5.70
F 2 = – 1.7 뉴턴
마이너스 부호는 (F 2 )가 Andrew(F 1 )가 작용하는 미는 힘과 반대 방향임을 나타냅니다.
정답은 A입니다.
11. 만약 블록의 질량이 같다면, 어느 그림이 가장 작은 가속도를 나타낼까요?
해법
순 힘 A :
ΣF = 4 N + 2 N – 3 N = 6 N – 3 N = 3 뉴턴, 왼쪽
알짜힘 B :
ΣF = 2 N + 3 N – 4 N = 5 N – 4 N = 1 뉴턴, 오른쪽
순 힘 C :
ΣF = 4 N + 3 N – 2 N = 7 N – 2 N = 5 뉴턴, 오른쪽
순 힘 D :
ΣF = 3 N + 4 N + 2 N = 9 뉴턴, 오른쪽
뉴턴의 제2법칙 방정식:
ΣF = ma
a = ΣF / m
a = 가속도, ΣF = 알짜힘, m = 질량
위 공식에 따르면 가속도(a)는 알짜힘(ΣF)에 비례하고 질량(m)에 반비례합니다. 물체의 질량이 같을 경우, 알짜힘이 클수록 가속도가 커지고, 알짜힘이 작을수록 가속도가 작아집니다.
위 계산에 따르면 가장 작은 알짜힘은 1뉴턴이므로 가속도 또한 가장 작습니다.
정답은 B입니다.
[아이알피]
12. 아래 그림과 같이 질량이 20kg인 물체에 여러 힘이 작용합니다.
물체의 가속도를 구하세요.
알려진 바에 따르면:
물체의 질량(m) = 20 kg
순 힘(ΣF) = 25 N + 30 N – 15 N = 40 N
구하는 것: 물체의 가속도
솔루션 :
뉴턴의 제2법칙 방정식을 이용하여 계산한 물체의 가속도:
ΣF = ma
a = ΣF / m = 40 N / 20 kg = 2 N/kg = 2 m/s 2
[아이알피]
13. 다음 중 뉴턴의 제3법칙을 설명하는 것은 무엇입니까?
(1) 버스가 급제동했을 때 승객들이 앞으로 밀려났다
(2) 종이 책은 종이를 빠르게 잡아당겨도 떨어지지 않습니다.
(3) 스케이트보드를 탈 때 발로 땅을 뒤로 밀면 스케이트보드가 앞으로 미끄러진다.
(4) 노 를 뒤로 밀면 배가 앞으로 나아간다
솔루션 :
(1) 뉴턴의 제1법칙
(2) 뉴턴의 제1법칙
(3) 뉴턴의 제3법칙
(4) 뉴턴의 제3법칙
[wpdm_package id = '470 ′]
- 질량과 무게
- 법선력
- 뉴턴의 운동 제XNUMX법칙
- 마찰력
- 마찰력이 없는 수평면에서의 운동
- 마찰력이 작용하는 거친 수평면 위에서 동일한 가속도로 움직이는 두 물체
- 마찰력이 없는 경사면에서의 운동
- 마찰력이 작용하는 거친 경사면에서의 운동
- 엘리베이터 안에서의 움직임
- 물체의 움직임은 줄과 도르래로 연결되어 있다.
- 가속도의 크기가 같은 두 물체
- 평평한 곡선을 도는 것 – 원형 운동의 역학
- 경사진 커브길을 도는 것 – 원형 운동의 역학
- 수평 원형 궤도를 따라 등속 운동
- 등속 원운동에서의 구심력
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해법