Il-liġijiet tal-moviment ta' Newton – problemi u soluzzjonijiet
L-ewwel liġi tal-moviment ta' Newton
1. Jekk l-ebda forza netta ma taġixxi fuq oġġett, allura:
(1) l-oġġett mhux aċċellerat
(2) oġġett mistrieħ
(3) il-bidla fil-veloċità ta' oġġett = 0
(4) l-oġġett ma jistax jivvjaġġa b'veloċità kostanti
Liema stqarrija hija korretta?
Soluzzjoni
Id-dikjarazzjoni korretta:
(1) L-oġġett mhux aċċellerat
Il-forza netta tikkawża l-aċċelerazzjoni ta' oġġett. Għalhekk, jekk ma jkunx hemm forza netta allura l-oġġetti ma jiġux aċċellerati.
(2) Oġġett mistrieħ
L-ewwel liġi tal-moviment ta' Newton tgħid li jekk l-ebda forza netta ma taġixxi fuq oġġett allura oġġett dejjem ikun mistrieħ jew l-oġġett dejjem ikun qed jivvjaġġa b'veloċità kostanti.
(3) Il-bidla fil-veloċità ta' oġġett = 0
Bidla fil-veloċità = aċċelerazzjoni. L-ebda bidla fil-veloċità tfisser li ma jkunx hemm aċċelerazzjoni. Jekk ma jkunx hemm aċċelerazzjoni allura l-ebda forza netta ma taġixxi fuq oġġett.
2. Il-piż ta' persuna f'lift meta tkun wieqfa = 500 N. L-aċċelerazzjoni minħabba l-gravità hija 10 m/s² . Meta l-lift jaċċelera, il-forza tat-tensjoni hija 750 N. X'inhi l-aċċelerazzjoni tal-lift?
Magħruf:
Piż tal-persuna (w) = 500 Newton = 500 kg ms –2 (irfigħ meta tkun mistrieħa)
Aċċelerazzjoni tal-gravità (g) = 10 ms –2
Massa ta' persuna (m) = 500 / 10 = 50 kg
Forza tat-tensjoni (T) = 750 N (irfigħ aċċellerat)
Il-massa tal-lift injorata.
Meħtieġa: Aċċelerazzjoni tal-liftijiet
Soluzzjoni:
Lift wieqaf, mingħajr aċċelerazzjoni (a = 0). Forza li taġixxi 'l fuq għandha sinjal plus u forza li taġixxi 'l isfel għandha sinjal minus.
ΣF = ma
T – w = 0
T = w
T = 500 Newton
Jekk il-lift aċċellera 'l isfel allura l-forza tat-tensjoni tkun l-iżgħar minn 500 N. Inkella, jekk il-lift aċċellera 'l fuq allura l-forza tat-tensjoni tkun akbar minn 500 N.
Il-forza tat-tensjoni = 750 N għax il-lift jaċċelera 'l fuq. Forza li taġixxi 'l fuq għandha sinjal plus u forza li taġixxi 'l isfel għandha sinjal minus.
T – w = ma
750 – 500 = 50 a
250 = 50 a
a = 250 / 50
a = 5.0 ms –2
3. Persuna ta' 60 kg f'lift aċċellerat 'l isfel bi 3 m/s² . Jekk l-aċċelerazzjoni minħabba l-gravità hija ta' 10 m/s² , x'inhi l-forza normali eżerċitata mill-art tal-lift fuq il-persuna.
Magħruf:
Massa (m) = 60 kg
Aċċelerazzjoni tal-persuna u l-lift (a) = 3 m/ s²
Aċċelerazzjoni minħabba l-gravità (g) = 10 m/ s²
Piż (w) = mg = (60)(10) = 600 Newton
Meħtieġa: Il-forza normali (N)
Soluzzjoni:
Hemm żewġ forzi li jaġixxu fuq il-persuna fil-lift, jiġifieri l-piż (w) tal-persuna u l-forza normali (N) eżerċitata mill-art fuq il-persuna. Hemm tliet kwantitajiet vettorjali, li huma l-piż (w), il-forza normali (N) u l-aċċelerazzjoni tal-lift, fejn il-piż jaġixxi 'l isfel, il-forza normali taġixxi 'l fuq, l-aċċelerazzjoni tal-lift hija 'l isfel. Kwantitajiet vettorjali li jaġixxu 'l isfel għandhom sinjal plus u kwantitajiet vettorjali li jaġixxu 'l fuq għandhom sinjal minus.
∑F = ma
w – N = (60)(3)
600 – N = 180
N = 600 – 180
N = 420 Newton
4. Oġġett ta' 40 kg f'lift aċċelera 'l fuq. Jekk l-art tal-lift teżerċita 520 N fuq l-oġġett u l-aċċelerazzjoni minħabba l-gravità hija 10 m/s2 . X'inhi l-aċċelerazzjoni tal-lift?
Magħruf:
Massa (m) = 40 kg
Forza normali (N) = 520 N
Aċċelerazzjoni minħabba l-gravità (g) = 10 m/ s²
piż (w) = mg = (40)(10) = 400 N
Meħtieġa: Aċċelerazzjoni tal-lift
Soluzzjoni:
∑F = ma
400 – 520 = (40)(a)
-120 = (40)(a)
a = -120/40
a = -3 m/ s²
L-aċċelerazzjoni tal-lift hija 3 m/s² . Is-sinjal tan-nuqqas jindika li l-lift jivvjaġġa 'l fuq.
5. Oġġett ta' 60 kg f'lift aċċellera 'l isfel bi 3 m/s2 . X'inhi l-forza eżerċitata mill-oġġetti fuq l-art tal-lift?
Magħruf:
Massa (m) = 60 kg
Piż (w) = mg = (60 kg)(10 m/s² ) = 600 kg m/s² = 600 Newton
Aċċelerazzjoni tal-lift (a) = 3 m/s² , 'l isfel
Meħtieġa: Forza eżerċitata minn oġġett fuq l-art tal-lift.
Soluzzjoni:
Il-lift aċċellera 'l isfel bi 3 m/s . Il-forza li taġixxi 'l isfel għandha sinjal plus u l-forza li taġixxi 'l fuq għandha sinjal minus.
w – N = ma
N = w – ma
N = 600 – (60)(3)
N = 600 – 180
N = 420 Newton
Forza eżerċitata mill-oġġett fuq l-art tal-lift = 420 N.
6. Żewġ blokki huma konnessi permezz ta' korda li tgħaddi fuq taljola. Injora l-massa tal-korda u t-taljola u kwalunkwe frizzjoni fit-taljola. Il-massa tal-blokka A hija ta' 6 kg u l-massa tal-blokka B hija ta' 2 kg. L-aċċelerazzjoni minħabba l-gravità hija ta' 10 m/s² . X'inhi l-forza tat-tensjoni?
Magħruf:
m A = 6 kg, m B = 2 kg, g = 10 m/s 2
w A = m A g = (6 kg)(10 m/ s² ) = 60 kg m/ s²
w B = m B g = (2 kg)(10 m/ s² ) = 20 kg m/ s²
Meħtieġa: forza tat-tensjoni (T)?
Soluzzjoni:
w A > w B sabiex m A jiċċaqlaq 'l isfel , m B jiċċaqlaq 'il fuq.
It-tieni liġi ta' Newton:
Σ F = ma
wA – wB = ( mA + mB ) a
60 – 20 = (6 + 2)
40 = (8) a
a = 40 / 8 = 5 m/ s²
Forza tat-tensjoni:
m A tiċċaqlaq 'l isfel:
w A – T A = m A a
60 – T A = (6)(5)
60 – TA = 30
TA = 60 – 30
T2 = 30 Newton
m B jiċċaqlaq 'il fuq:
T B – w B = m B a
TB – 20 = (2) ( 5)
TB – 20 = 10
TB = 10 + 20
T1 = 30 Newton
Forza tat-tensjoni (T) = 30 Newton.
7. Massa tal-oġġett A = 5 kg, aċċelerazzjoni minħabba l-gravità (g) = 10 ms -2 . L-oġġett A jiċċaqlaq 'l isfel b'2.5 ms -2 . X'inhi l-massa ta' B?
Magħruf:
Massa A (mA ) = 5 kg
Aċċelerazzjoni minħabba l-gravità (g) = 10 m/ s²
Aċċelerazzjoni tal-oġġett A (a) = 2.5 m/ s²
Piż A (w A ) = (m A )(g) = (5)(10) = 50 Newton
Meħtieġa: Massa tal-oġġett B (m B )
Soluzzjoni:
Il-Blokk A jiċċaqlaq 'l isfel u għalhekk il-piż tal-oġġett A (wA ) huwa akbar mill-piż tal-oġġett B (wB ).
Applika t-tieni liġi ta' Newton:
Σ F = ma
wA – wB = ( mA + mB ) a
50 – (mB ) (10) = (5 + mB ) (2.5)
50 – 10 mB = 12.5 + 2.5 mB
50 – 12.5 = 2.5 mB + 10 mB
37.5 = 12.5 metri B
mB = 3 kg
8. L-aċċelerazzjoni minħabba l-gravità hija 10 m/s² . X'inhi l-forza tat-tensjoni.
Magħruf:
Massa tal-oġġett 1 (m1) = 2 kg
Massa tal-oġġett 2 (m2 ) = 3 kg
Aċċelerazzjoni minħabba l-gravità (g) = 10 m/ s²
Piż 1 (w1 ) = (m1 ) (g) = (2 kg)(10 m/s2 ) = 20 kg m/ s2
Piż 2 (w2 ) = (m2 ) (g) = (3 kg)(10 m/s2 ) = 30 kg m/ s2
Meħtieġa: forza tat-tensjoni (T)
Soluzzjoni:
w2 > w1 sabiex m2 jiċċaqlaq ' l isfel u m1 jiċċaqlaq ' il fuq.
It-tieni liġi tal-moviment ta' Newton:
Σ F = ma
w2 – w1 = ( m1 + m2 ) a
30 – 20 = (2 + 3) a
10 = (5) a
a = 10 / 5 = 2 m/ s².
Forza tat-tensjoni?
m2 jiċċaqlaq 'l isfel
w2 – T2 = m2a
30 – T2 = (3)(2)
30 – T2 = 6
T2 = 30 – 6
T2 = 24 Newton
m 1 jiċċaqlaq 'il fuq
T 1 – w 1 = m 1 a
T1 – 20 = (2)(2)
T1 – 20 = 4
T1 = 20 + 4
T1 = 24 Newton
Forza tat-tensjoni (T) = 24 Newton.
- Mistoqsija: Għaliex l-ewwel liġi tal-moviment ta' Newton tenfasizza l-importanza ta' forzi esterni fil-bidla tal-istat ta' moviment ta' oġġett? Tweġiba: L-ewwel liġi tal-moviment ta' Newton, spiss imsejħa l-liġi tal-inerzja, tgħid li oġġett jibqa' mistrieħ jew f'moviment uniformi f'linja dritta sakemm ma jkunx qed jaġixxi fuqu forza esterna. Din il-liġi tenfasizza li huma l-forzi esterni, u mhux il-kwalitajiet interni tal-oġġett innifsu, li jistgħu jibdlu l-istat tal-moviment tiegħu.
- Mistoqsija: Kif tirrelata t-tieni liġi ta' Newton bejn il-forza, il-massa, u l-aċċelerazzjoni? Tweġiba: It-tieni liġi tal-moviment ta' Newton tgħid li l-forza li taġixxi fuq oġġett hija ugwali għall-massa ta' dak l-oġġett immultiplikata bl-aċċelerazzjoni tiegħu (). Dan jistabbilixxi proporzjonalità diretta bejn il-forza u l-aċċelerazzjoni u proporzjonalità inversa bejn il-massa u l-aċċelerazzjoni, meta tingħata forza kostanti.
- Mistoqsija: Għaliex ma tħossx id-Dinja tiċċaqlaq avolja hija dejjem f'moviment? Tweġiba: Din hija illustrazzjoni tal-ewwel liġi ta' Newton. Aħna, flimkien mad-Dinja u kull ħaġa fuqha, qed niċċaqalqu b'mod uniformi flimkien. Mingħajr forza esterna li tbiddel dan l-istat ta' moviment, ma jkun hemm l-ebda sensazzjoni ta' aċċelerazzjoni jew bidla, u b'hekk jidher qisna weqfin.
- Mistoqsija: Kif tispjega t-tielet liġi ta' Newton l-azzjoni ta' rokit fl-ispazju? Tweġiba: It-tielet liġi ta' Newton tgħid li għal kull azzjoni, hemm reazzjoni ugwali u opposta. Rokit fl-ispazju jimbotta lilu nnifsu billi joħroġ il-gassijiet tal-egżost lura. L-azzjoni hija l-gass li jiċċaqlaq lura, u r-reazzjoni hija r-rokit li jiċċaqlaq 'il quddiem.
- Mistoqsija: Għaliex timxi 'l quddiem fil-karozza meta tieqaf f'daqqa waħda? Tweġiba: Skont l-ewwel liġi ta' Newton, ġismek ikompli fl-istat ta' moviment tiegħu ('il quddiem) meta l-karozza tieqaf. Sakemm ma taġixxix forza (bħal ċinturin tas-sigurtà) fuqek, inti tkompli miexi 'l quddiem minħabba l-inerzja.
- Mistoqsija: Jekk rixa u martell jitwaqqgħu fil-vakwu, x'jistgħu jbassru l-liġijiet ta' Newton dwar il-moviment tagħhom? Tweġiba: Fil-vakwu, ma jkun hemm l-ebda reżistenza għall-arja. Abbażi tal-ewwel u t-tieni liġijiet ta' Newton, kemm ir-rixa kif ukoll il-martell għandhom jaqgħu bl-istess rata u jolqtu l-art simultanjament għaliex l-unika forza li taġixxi fuqhom hija l-gravità.
- Mistoqsija: Kif inaqqas l-airbag iċ-ċansijiet ta' korriment waqt ħabta tat-traffiku? Tweġiba: L-ewwel liġi ta’ Newton tindika li oġġett li jkun miexi jibqa’ miexi. F’ħabta, il-moviment ’il quddiem ta’ persuna jkompli. L-airbag jipprovdi wiċċ ikkuttunat li jżid il-ħin tad-deċelerazzjoni, u b’hekk inaqqas il-forza li tesperjenza l-persuna skont .
- Mistoqsija: Għaliex huwa aktar faċli li timbotta karrettun tax-xiri vojt milli wieħed mimli? Tweġiba: It-tieni liġi ta' Newton () jissuġġerixxi li għall-istess ammont ta' forza applikata, oġġett b'inqas massa (karrettun vojt) se jkollu aċċelerazzjoni akbar minn oġġett b'aktar massa (karrettun mgħobbi).
- Mistoqsija: Għaliex għawwiem jimbotta l-ilma lura biex jimxi 'l quddiem? Tweġiba: Din hija dimostrazzjoni tat-tielet liġi ta' Newton. Meta l-għawwiem jimbotta l-ilma lura (azzjoni), ikun hemm reazzjoni ugwali u opposta li timbotta lill-għawwiem 'il quddiem.
- Mistoqsija: Kif inhi relatata l-frizzjoni mal-ewwel liġi ta' Newton? Tweġiba: Il-frizzjoni hija forza esterna li tista' taġixxi fuq l-oġġetti biex tnaqqas il-veloċità tagħhom jew twaqqaf il-moviment tagħhom. Mingħajr frizzjoni (jew kwalunkwe forza esterna oħra), oġġett ikompli l-istat ta' moviment tiegħu b'mod indefinit kif iddikjarat mill-ewwel liġi ta' Newton.
