4 klausimų pavyzdžiai apie Niutono dėsnių taikymą lifto ar elevatoriaus tiesiu judėjimu
1. Lifte yra 50 kg sveriantis žmogus. Sunkio pagreitis = 10 m/s2Nustatykite lifto grindų veikiančios normaliosios jėgos, veikiančios žmogų, dydį, jei:
(a) tylus liftas
b) liftas juda žemyn pastoviu greičiu
(c) liftas juda aukštyn 5 m/s pagreičiu2
(d) liftas leidžiasi žemyn 5 m/s pagreičiu2
(e) laisvo kritimo liftas
Pembahasanas
Yra žinoma :
Asmens masė (m) = 50 kg
Gravitacijos pagreitis (g) = 10 m/s2
Žmogaus svoris (w) = mg = (50)(10) = 500 niutonų
Jawab :
(a) tylus liftas
Liftas nejuda, pagreičio nėra (a = 0)
Jėga, nukreipta aukštyn, yra teigiama, jėga, nukreipta žemyn, yra neigiama.
b) liftas juda žemyn pastoviu greičiu
Liftas juda pastoviu greičiu, be pagreičio (a = 0)
Jėga, nukreipta aukštyn, yra teigiama, jėga, nukreipta žemyn, yra neigiama.
(c) liftas juda aukštyn 5 m/s pagreičiu2
Liftas juda aukštyn 5 m/s pagreičiu (a).2
Jėga, veikianti ta pačia kryptimi kaip ir keltuvo judėjimas, yra teigiama, jėga, veikianti priešinga kryptimi keltuvo judėjimui, yra neigiama.
N – w = ma
N = w + ma
N = 500 + (50)(5)
N = 500 + 250
N = 750 niutono
Normalinės jėgos (N) dydis yra lygus svoriui (w), todėl liftui kylant aukštyn, žmogaus kūnas jaučiasi sunkesnis. Kitaip tariant, liftui kylant aukštyn, žmogaus tariamasis svoris tampa didesnis. Jei žmogus stovi ant svarstyklių, liftui kylant aukštyn, svarstyklės rodys didesnę žmogaus masę.
(d) liftas leidžiasi žemyn 5 m/s pagreičiu2
Liftas leidžiasi žemyn 5 m/s pagreičiu (a).2
Jėga, veikianti ta pačia kryptimi kaip ir keltuvo judėjimas, yra teigiama, jėga, veikianti priešinga kryptimi keltuvo judėjimui, yra neigiama.
w – N = ma
N = w – ma
N = 500 – (50)(5)
N = 500–250
N = 250 niutono
Liftui leidžiantis žemyn, žmogaus kūnas jaučiasi lengvesnis. Kitaip tariant, liftui leidžiantis žemyn, žmogaus tariamasis svoris didėja. Jei žmogus stovėtų ant svarstyklių, liftui leidžiantis žemyn, svarstyklės rodytų mažesnę masę.
(e) laisvo kritimo liftas
Laisvo kritimo liftas reiškia, kad liftas juda žemyn, kur lifto pagreitis (a) = gravitacinis pagreitis (g). Pavyzdžiui, g = 10 m/s2 tada a = 10 m/s2
Jėga, veikianti ta pačia kryptimi kaip ir keltuvo judėjimas, yra teigiama, jėga, veikianti priešinga kryptimi keltuvo judėjimui, yra neigiama.
w – N = ma
N = w – ma
N = 500 – (50)(10)
N = 500–500
N = 0
Kai liftas laisvai krenta, žmogaus tariamasis svoris lygus nuliui. Kitaip tariant, žmogus save jaustų nesvarų. Jei žmogus stovėtų ant svarstyklių, liftui judant žemyn, svarstyklės rodytų, kad jo masė lygi nuliui. Ši būsena panaši į buvimą erdvėje be gravitacijos.
2. Nustatykite 2000 kg masės keltuvo atraminio lyno įtempimo jėgos dydį, jei:
(a) tylus liftas
(b) liftas leidžiasi žemyn 5 m/s pagreičiu2
(c) liftas juda aukštyn 5 m/s pagreičiu2
(d) laisvo kritimo liftas
Tarkime, kad gravitacijos pagreitis (g) = 10 m/s2
Pembahasanas
Yra žinoma :
Keliamoji masė (m) = 2000 kg
Gravitacijos pagreitis (g) = 10 m/s2
Keliamasis svoris (w) = mg = (2000)(10) = 20 000 niutonų
Jawab :
(a) tylus liftas
Liftas nejuda, pagreičio nėra (a = 0)
Jėga, nukreipta aukštyn, yra teigiama, jėga, nukreipta žemyn, yra neigiama.
Kai keltuvas nejuda, lyno įtempimo jėga (T) = keltuvo svoris (w) = 20 000 niutonų
(b) liftas leidžiasi žemyn 5 m/s pagreičiu2
Liftas leidžiasi žemyn 5 m/s pagreičiu (a).2
Jėga, veikianti ta pačia kryptimi kaip ir keltuvo judėjimas, yra teigiama, jėga, veikianti priešinga kryptimi keltuvo judėjimui, yra neigiama.
w – T = ma
T = w – ma
T = 20 000 – (2000)(5)
T = 20.000–10.000
T = 10.000 niutonų
Kai liftas juda žemyn, lyno įtempimo jėga (T) tampa mažesnė nei tada, kai liftas nejuda.
(c) liftas juda aukštyn 5 m/s pagreičiu2
Liftas juda aukštyn 5 m/s pagreičiu (a).2
Jėga, veikianti ta pačia kryptimi kaip ir keltuvo judėjimas, yra teigiama, jėga, veikianti priešinga kryptimi keltuvo judėjimui, yra neigiama.
T – w = ma
T = w + ma
T = 20 000 + (2000)(5)
T = 20.000 + 10.000
T = 30.000 niutonų
Kai liftas juda aukštyn, lyno įtempimo jėga (T) tampa didesnė nei tada, kai liftas nejuda.
(d) laisvo kritimo liftas
Laisvo kritimo liftas reiškia, kad liftas juda žemyn, kur lifto pagreitis (a) = gravitacinis pagreitis (g). Pavyzdžiui, g = 10 m/s2 tada a = 10 m/s2
Jėga, veikianti ta pačia kryptimi kaip ir keltuvo judėjimas, yra teigiama, jėga, veikianti priešinga kryptimi keltuvo judėjimui, yra neigiama.
w – T = ma
T = w – ma
T = 20 000 – (2000)(10)
T = 20.000–20.000
T = 0 m
Kai liftas laisvai krenta, lyno įtempimas (T) tampa lygus nuliui. Kadangi lyno įtempimas yra lygus lifto svoriui, kai lyno įtempimas lygus nuliui, lifto svoris taip pat atrodo lygus nuliui. Ši situacija panaši į situaciją, kai objektas yra gravitaciniame vakuume arba erdvėje, kur nėra gravitacijos jėgos.
[Anglų kalba: Niutono judėjimo dėsnio taikymas lifte ]
3. 60 kg sveriantis žmogus yra lifte, kuris juda žemyn 3 ms⁻² pagreičiu . Jei gravitacijos pagreitis yra 10 ms⁻² , tai lifto grindų veikiančios žmogui normaliosios jėgos dydis yra...
A. 180 N
B. 200 šiaurės platumos
C. 340 N
D. 420 N.
600 šiaurės rytų kryptimi
Pembahasanas
Yra žinoma, kad:
Masė (m) = 60 kg
Žmogaus ir lifto pagreitis (a) = 3 m/s2
Gravitacijos pagreitis (g) = 10 m/s2
Gravitacija (w) = mg = (60)(10) = 600 niutonų
Paklausta: normalioji jėga (N)
Jawab :
Lifte žmogų veikia dvi jėgos: gravitacija (w) ir lifto grindų veikiama normali jėga (N). Yra trys vektoriniai dydžiai: gravitacija, normali jėga ir lifto pagreitis, kur gravitacija nukreipta žemyn, normali jėga – aukštyn, o lifto pagreitis – žemyn. Žemyn nukreiptas vektorinis dydis pasirenkamas su teigiamu ženklu, o aukštyn nukreiptas vektorinis dydis – su neigiamu ženklu.
∑F = mA
w – N = (60)(3)
600 – N = 180
N = 600–180
N = 420 niutono
Teisingas atsakymas yra D.
4. Reza, sveriantis 40 kg, yra lifte, kuris juda aukštyn. Jei lifto grindų jėga, veikianti Rezos pėdas, yra 520 N, o gravitacijos pagreitis yra 10 ms⁻² , tai lifto pagreitis yra...
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
Pembahasanas
Yra žinoma, kad:
Masė (m) = 40 kg
Normalioji jėga (N) = 520 N
Gravitacijos pagreitis (g) = 10 m/s2
Gravitacijos jėga (w) = mg = (40)(10) = 400 N
Klausimas: Lifto pagreitis
Jawab :
∑F = mA
400 – 520 = (40)(a)
-120 = (40)(a)
a = -120/40
a = -3 m/s2
Lifto pagreitis yra 3 m/s2Neigiamas ženklas reiškia, kad liftas juda aukštyn.
Teisingas atsakymas yra E.
Klausimo šaltinis:
Nacionalinio fizikos egzamino klausimai vyresniosioms vidurinėms mokykloms / profesinėms mokykloms
