4 примери на прашања за примена на Њутновите закони на праволиниско движење на лифт или елеватор
1. Лице со маса од 50 кг се наоѓа во лифт. Забрзување поради гравитацијата = 10 m/s2Определете ја големината на нормалната сила што ја врши подот на лифтот врз лицето ако:
(а) тивок лифт
(б) лифтот се движи надолу со константна брзина
(в) лифтот се движи нагоре со забрзување од 5 m/s2
(г) лифтот се движи надолу со забрзување од 5 m/s2
(e) лифт за слободен пад
Дискусија
Тоа е познато :
Маса на лице (м) = 50 кг
Забрзување поради гравитација (g) = 10 m/s2
Тежина на лицето (w) = mg = (50)(10) = 500 њутни
Џаваб :
(а) тивок лифт
Лифтот е во мирување, нема забрзување (a = 0)
Силата насочена нагоре е позитивна, силата насочена надолу е негативна.
(б) лифтот се движи надолу со константна брзина
Лифтот се движи со константна брзина, нема забрзување (a = 0)
Силата насочена нагоре е позитивна, силата насочена надолу е негативна.
(в) лифтот се движи нагоре со забрзување од 5 m/s2
Лифтот се движи нагоре со забрзување (a) од 5 m/s2
Силата во иста насока како и движењето на лифтот е позитивна, силата во спротивна насока од движењето на лифтот е негативна.
N – w = ma
N = w + ma
N = 500 + (50)(5)
N = 500 + 250
N = 750 Њутн
Големината на нормалната сила (N) е еднаква на тежината (w), па затоа кога лифтот се движи нагоре, телото на лицето се чувствува потешко. Со други зборови, кога лифтот се движи нагоре, очигледната тежина на лицето станува поголема. Ако лицето стои на вага, кога лифтот се движи нагоре, вагата ќе покаже дека масата на лицето е поголема.
(г) лифтот се движи надолу со забрзување од 5 m/s2
Лифтот се движи надолу со забрзување (a) од 5 m/s2
Силата во иста насока како и движењето на лифтот е позитивна, силата во спротивна насока од движењето на лифтот е негативна.
w – N = ma
N = w – ma
N = 500 – (50)(5)
N = 500 – 250
N = 250 Њутн
Како што лифтот се движи надолу, телото на лицето се чувствува полесно. Со други зборови, како што лифтот се движи надолу, очигледната тежина на лицето се зголемува. Доколку лицето стоеше на вага, како што лифтот се движи надолу, вагата би покажувала помала маса.
(e) лифт за слободен пад
Слободен пад на лифтот значи дека лифтот се движи надолу, каде што забрзувањето на лифтот (a) = гравитационо забрзување (g). На пример, g = 10 m/s2 тогаш a = 10 m/s2
Силата во иста насока како и движењето на лифтот е позитивна, силата во спротивна насока од движењето на лифтот е негативна.
w – N = ma
N = w – ma
N = 500 – (50)(10)
N = 500 – 500
N = 0
Кога лифтот е во слободен пад, привидната тежина на лицето е нула. Со други зборови, лицето би се перцепирало себеси како бестежинско. Доколку лицето стоело на вага, како што лифтот се движи надолу, вагата би покажала дека неговата маса е нула. Оваа состојба е слична на тоа да се биде во простор без гравитација.
2. Определете ја големината на силата на затегнување на кабелот за потпора на лифтот со маса од 2000 кг, ако:
(а) тивок лифт
(б) лифтот се движи надолу со забрзување од 5 m/s2
(в) лифтот се движи нагоре со забрзување од 5 m/s2
(г) лифт за слободен пад
Да претпоставиме дека забрзувањето поради гравитацијата (g) = 10 m/s2
Дискусија
Тоа е познато :
Маса на подигнување (м) = 2000 кг
Забрзување поради гравитација (g) = 10 m/s2
Тежина на кревање (w) = mg = (2000)(10) = 20.000 њутни
Џаваб :
(а) тивок лифт
Лифтот е во мирување, нема забрзување (a = 0)
Силата насочена нагоре е позитивна, силата насочена надолу е негативна.
Кога кревањето е во мирување, силата на затегнување на јажето (T) = тежината на кревањето (w) = 20.000 њутни
(б) лифтот се движи надолу со забрзување од 5 m/s2
Лифтот се движи надолу со забрзување (a) од 5 m/s2
Силата во иста насока како и движењето на лифтот е позитивна, силата во спротивна насока од движењето на лифтот е негативна.
w – T = ma
T = w – ma
Т = 20.000 – (2000)(5)
Т = 20.000 – 10.000
Т = 10.000 Њутн
Кога лифтот се движи надолу, силата на затегнување на јажето (T) станува помала отколку кога лифтот е во мирување.
(в) лифтот се движи нагоре со забрзување од 5 m/s2
Лифтот се движи нагоре со забрзување (a) од 5 m/s2
Силата во иста насока како и движењето на лифтот е позитивна, силата во спротивна насока од движењето на лифтот е негативна.
T – w = ma
T = w + ma
Т = 20.000 + (2000)(5)
Т = 20.000 + 10.000
Т = 30.000 Њутн
Кога лифтот се движи нагоре, силата на затегнување на јажето (T) станува поголема отколку кога лифтот е во мирување.
(г) лифт за слободен пад
Слободен пад на лифтот значи дека лифтот се движи надолу, каде што забрзувањето на лифтот (a) = гравитационо забрзување (g). На пример, g = 10 m/s2 тогаш a = 10 m/s2
Силата во иста насока како и движењето на лифтот е позитивна, силата во спротивна насока од движењето на лифтот е негативна.
w – T = ma
T = w – ma
Т = 20.000 – (2000)(10)
Т = 20.000 – 20.000
Т = 0
Кога лифтот е во слободен пад, затегнатоста на јажето (T) станува нула. Бидејќи затегнатоста на јажето е еднаква на тежината на лифтот, кога затегнатоста на јажето е нула, тежината на лифтот исто така изгледа како нула. Оваа ситуација е слична на кога некој предмет е во гравитациски вакуум или простор каде што нема гравитациона сила.
[Англиски: Примена на Њутновиот закон за движење во лифт ]
3. Лице со маса од 60 кг се наоѓа во лифт кој се движи надолу со забрзување од 3 ms -2 . Ако забрзувањето поради гравитацијата е 10 ms -2 , тогаш големината на нормалната сила што ја врши подот на лифтот врз лицето е...
А. 180 Н.
Б. 200 Н
C. 340 N
D. 420 Н.
И. 600 С
Дискусија
Познато е дека:
Маса (м) = 60 кг
Забрзување на лицето и лифтот (a) = 3 m/s2
Забрзување поради гравитација (g) = 10 m/s2
Гравитација (w) = mg = (60)(10) = 600 Њутни
Прашано: нормална сила (N)
Одговор:
Врз лице во лифт дејствуваат две сили, имено гравитацијата (w) и нормалната сила што ја врши подот на лифтот врз лицето (N). Постојат три векторски величини, имено гравитација, нормална сила и забрзување на лифтот, каде што гравитацијата е насочена надолу, нормалната сила е насочена нагоре, а забрзувањето на лифтот е насочено надолу. Векторската величина насочена надолу е избрана да има позитивен знак, а векторската величина насочена нагоре е избрана да има негативен знак.
∑F = ma
w – N = (60)(3)
600 – N = 180
N = 600 – 180
N = 420 Њутн
Точниот одговор е Д.
4. Реза, со маса од 40 кг, се наоѓа во лифт кој се движи нагоре. Ако силата на подот на лифтот врз стапалата на Реза е 520 N, а забрзувањето поради гравитацијата е 10 ms -2 , тогаш забрзувањето на лифтот е...
A. 1,0 ms-2
Б. 1,5 мс-2
C. 2,0 ms-2
D. 2,5 ms-2
E. 3,0 ms-2
Дискусија
Познато е дека:
Маса (м) = 40 кг
Нормална сила (N) = 520 N
Забрзување поради гравитација (g) = 10 m/s2
Гравитациона сила (w) = mg = (40)(10) = 400 N
Прашано: Забрзување на лифтот
Одговор:
∑F = ma
400 – 520 = (40)(а)
-120 = (40)(а)
а = -120/40
a = -3 м/с2
Забрзувањето на лифтот е 3 m/s2Негативниот знак значи дека лифтот се движи нагоре.
Точниот одговор е Е.
Извор на прашањето:
Прашања по физика за државни испити за средно училиште/стручно средно училиште
