Beispill fir d'Uwendung vun den Newtons Gesetzer op déi gerad Beweegung vun engem Lift

4 Beispiller vu Froen iwwer d'Uwendung vun den Newton-Gesetzer op déi gerad Bewegung vun engem Lift

1. Eng Persoun mat enger Mass vu 50 kg ass an engem Lift. Schwéierkraaftbeschleunigung = 10 m/s²Bestëmmt d'Gréisst vun der Normalkraaft, déi vum Liftbuedem op d'Persoun ausgeübt gëtt, wann:
(a) rouegen Lift
(b) den Lift beweegt sech mat enger konstanter Geschwindegkeet erof
(c) den Lift beweegt sech mat enger Beschleunigung vu 5 m/s no uewen²
(d) den Lift beweegt sech mat enger Beschleunigung vu 5 m/s erof²
(e) Fräifalllift
Diskussioun
Et ass bekannt :
Mass vun der Persoun (m) = 50 kg
Schwéierkraaftbeschleunigung (g) = 10 m/s²
Persounegewiicht (w) = mg = (50)(10) = 500 Newton
Jawab :
(a) rouegen Lift
Den Lift ass a Rou, et gëtt keng Beschleunigung (a = 0) 
D'Kraaft, déi no uewen geriicht ass, ass positiv, d'Kraaft, déi no ënnen geriicht ass negativ.
(b) den Lift beweegt sech mat enger konstanter Geschwindegkeet erof
Den Lift beweegt sech mat enger konstanter Geschwindegkeet, et gëtt keng Beschleunigung (a = 0)
D'Kraaft, déi no uewen geriicht ass, ass positiv, d'Kraaft, déi no ënnen geriicht ass negativ.
(c) den Lift beweegt sech mat enger Beschleunigung vu 5 m/s no uewen²
Den Lift beweegt sech no uewen mat enger Beschleunigung (a) vu 5 m/s.²
D'Kraaft an der selwechter Richtung wéi d'Bewegung vum Lift ass positiv, d'Kraaft an der entgéintgesate Richtung vun der Bewegung vum Lift ass negativ.
N – w = ma
N = w + ma
N = 500 + (50)(5)
N = 500 + 250
N = 750 Newton
D'Gréisst vun der Normalkraaft (N) ass gläich dem Gewiicht (w), dofir fillt sech de Kierper vun der Persoun méi schwéier un, wann den Lift no uewe beweegt. An anere Wierder, wann den Lift no uewe beweegt, gëtt dat scheinbar Gewiicht vun der Persoun méi grouss. Wann d'Persoun op enger Wo steet, weist d'Wo, wann den Lift no uewe beweegt, datt d'Mass vun der Persoun méi grouss ass.
(d) den Lift beweegt sech mat enger Beschleunigung vu 5 m/s erof²
Den Lift beweegt sech mat enger Beschleunigung (a) vu 5 m/s erof.²
D'Kraaft an der selwechter Richtung wéi d'Bewegung vum Lift ass positiv, d'Kraaft an der entgéintgesate Richtung vun der Bewegung vum Lift ass negativ.
w – N = ma
N = w – ma
N = 500 – (50)(5)
N = 500 – 250
N = 250 Newton
Wann den Lift erofgeet, fillt sech de Kierper vun der Persoun méi liicht un. An anere Wierder, wann den Lift erofgeet, klëmmt dat scheinbar Gewiicht vun der Persoun. Wann d'Persoun op enger Wo géif stoen, géif d'Wo eng méi kleng Mass weisen, wann den Lift erofgeet.
(e) Fräifalllift
E Fräifall-Lift bedeit, datt den Lift no ënnen beweegt, woubei d'Beschleunigung vum Lift (a) = d'Gravitatiounsbeschleunigung (g). Zum Beispill, g = 10 m/s² dann a = 10 m/s²
D'Kraaft an der selwechter Richtung wéi d'Bewegung vum Lift ass positiv, d'Kraaft an der entgéintgesate Richtung vun der Bewegung vum Lift ass negativ.
w – N = ma
N = w – ma
N = 500 – (50)(10)
N = 500 – 500
N = 0
Wann den Lift am fräie Fall ass, ass dat scheinbar Gewiicht vun der Persoun null. An anere Wierder, d'Persoun géif sech selwer als gewichtslos empfannen. Wann d'Persoun op enger Wo géif stoen, géif d'Wo uginn, datt hir Mass null ass, wann den Lift no ënnen geet. Dësen Zoustand ass ähnlech wéi wann een an engem Raum ouni Schwéierkraaft wier.

2. Bestëmmt d'Gréisst vun der Spannkraaft um Liftseel mat enger Mass vun 2000 kg, wann:
(a) rouegen Lift
(b) den Lift beweegt sech mat enger Beschleunigung vu 5 m/s erof²
(c) den Lift beweegt sech mat enger Beschleunigung vu 5 m/s no uewen²
(d) Fräifalllift
Huelt d'Schwéierkraaftbeschleunigung (g) = 10 m/s un.²
Diskussioun
Et ass bekannt :
Hiewmass (m) = 2000 kg
Schwéierkraaftbeschleunigung (g) = 10 m/s²
Hiewgewiicht (w) = mg = (2000)(10) = 20.000 Newton
Jawab :
(a) rouegen Lift
Den Lift ass a Rou, et gëtt keng Beschleunigung (a = 0) 
D'Kraaft, déi no uewen geriicht ass, ass positiv, d'Kraaft, déi no ënnen geriicht ass negativ.
Wann de Lift roueg ass, ass d'Spannkraaft um Seel (T) = Gewiicht vum Lift (w) = 20.000 Newton
(b) den Lift beweegt sech mat enger Beschleunigung vu 5 m/s erof²
Den Lift beweegt sech mat enger Beschleunigung (a) vu 5 m/s erof.²
D'Kraaft an der selwechter Richtung wéi d'Bewegung vum Lift ass positiv, d'Kraaft an der entgéintgesate Richtung vun der Bewegung vum Lift ass negativ.
w – T = ma
T = w – ma
T = 20.000 – (2000)(5)
T = 20.000 - 10.000
T = 10.000 Newton
Wann den Lift erofgeet, gëtt d'Spannkraaft um Seel (T) méi kleng wéi wann den Lift roueg ass.
(c) den Lift beweegt sech mat enger Beschleunigung vu 5 m/s no uewen²
Den Lift beweegt sech no uewen mat enger Beschleunigung (a) vu 5 m/s.²
D'Kraaft an der selwechter Richtung wéi d'Bewegung vum Lift ass positiv, d'Kraaft an der entgéintgesate Richtung vun der Bewegung vum Lift ass negativ.
T – w = ma
T = w + ma
T = 20.000 + (2000)(5)
T = 20.000 + 10.000
T = 30.000 Newton
Wann den Lift no uewe beweegt, gëtt d'Spannkraaft um Seel (T) méi grouss wéi wann den Lift stationär steet.

(d) Fräifalllift
E Fräifall-Lift bedeit, datt den Lift no ënnen beweegt, woubei d'Beschleunigung vum Lift (a) = d'Gravitatiounsbeschleunigung (g). Zum Beispill, g = 10 m/s² dann a = 10 m/s²
D'Kraaft an der selwechter Richtung wéi d'Bewegung vum Lift ass positiv, d'Kraaft an der entgéintgesate Richtung vun der Bewegung vum Lift ass negativ.
w – T = ma
T = w – ma
T = 20.000 – (2000)(10)
T = 20.000 - 20.000
T = 0 an
Wann en Ascenseur am fräie Fall ass, gëtt d'Spannung am Seel (T) null. Well d'Spannung am Seel gläich dem Gewiicht vum Ascenseur ass, schéngt d'Gewiicht vum Ascenseur och null ze sinn, wann d'Spannung am Seel null ass. Dës Situatioun ass ähnlech wéi wann en Objet an engem gravitativen Vakuum oder Raum ass, wou keng Gravitatiounskraaft gëtt.

[Englesch : Uwendung vum Newton sengem Bewegungsgesetz an engem Lift]

3. Eng Persoun mat enger Mass vu 60 kg ass an engem Lift, deen mat enger Beschleunigung vun 3 m/s no ënnen beweegt.^-2Wann d'Schwéierkraaftbeschleunigung op der Äerd 10 m/s ass^-2, dann ass d'Gréisst vun der Normalkraaft, déi vum Liftbuedem op d'Persoun ausgeübt gëtt….

A. 180 N.
B. 200 N
C. 340 N
D. 420 N.
O. 600 N

Diskussioun
Et ass bekannt, datt:
Mass (m²) = 60 kg
Beschleunigung vu Persoun a Lift (a) = 3 m/s²
Schwéierkraaftbeschleunigung (g) = 10 m/s²

Schwéierkraaft (w) = mg = (60)(10) = 600 Newton
Gefrot: Normalkraaft (N)
Äntwert:

Et ginn zwou Kräften, déi op eng Persoun an engem Lift wierken, nämlech d'Schwéierkraaft (w) an d'Normalkraaft, déi vum Liftbuedem op d'Persoun ausgeübt gëtt (N). Et ginn dräi Vektorgréissten, nämlech Schwéierkraaft, Normalkraaft a Liftbeschleunigung, wou d'Schwéierkraaft no ënnen geriicht ass, d'Normalkraaft no uewen geriicht ass an d'Liftbeschleunigung no ënnen geriicht ass. Déi no ënnen geriicht Vektorgréisst gëtt mat engem positiven Zeeche gewielt an déi no uewen geriicht Vektorgréisst gëtt mat engem negativen Zeeche gewielt.

∑F = ma
w – N = (60)(3)
600 – N = 180
N = 600 – 180
N = 420 Newton
Déi richteg Äntwert ass D.

4. De Reza, mat enger Mass vu 40 kg, ass an engem Lift, deen no uewe beweegt. Wann d'Kraaft vum Liftbuedem op dem Reza seng Féiss 520 N ass an d'Schwéierkraaftbeschleunigung 10 m/s ass^-2, dann ass d'Beschleunigung vum Lift….

A. 1,0 ms^-2
B. 1,5 ms^-2
C. 2,0 ms^-2
D. 2,5 ms^-2
E. 3,0 ms^-2

Diskussioun
Et ass bekannt, datt:
Mass (m²) = 40 kg
Normalkraaft (N) = 520 N
Schwéierkraaftbeschleunigung (g) = 10 m/s²

Schwéierkraaft (w) = mg = (40)(10) = 400 N
Gefrot: Beschleunigung vum Lift
Äntwert:
∑F = ma
400 – 520 = (40)(a)
-120 = (40)(a)
a = -120/40
a = -3 m/s²
D'Beschleunigung vum Lift ass 3 m/s²Dat negativt Zeechen bedeit, datt den Lift no uewe fiert.
Déi richteg Äntwert ass E.

Quell vun der Fro:

Froen zur nationaler Physikprüfung fir de Lycée/Beruffslycée