Voorbeelden van vragen over hellende vlakken

9 voorbeelden van vragen over hellende vlakken

Bestudeer het materiaal. De wetten van Newton , normale kracht Dan wrijvingskracht om de discussie over dit onderwerp beter te begrijpen.

1. Een blok met een massa van 5 kg wordt losgelaten op een glad hellend vlak, zoals weergegeven in de afbeelding! (g = 10 ms²) ^-2 en tg 37 ^o = 3/4). De versnelling van het blok is…

A. 4,5 ms^-2

B. 6,0 ms^-2

C. 7,5 ms^-2

D. 8,0 ms^-2

E. 10,0 ms^-2

Discussie

Het is bekend dat:

m = 5 kg, g = 10 m/s²

w = mg = (5)(10) = 50 N

lengte van de onderkant = 4

lengte van de verticale zijde = 3

Omdat de onderzijde 4 is en de bovenzijde 3, is de hypotenuse 5. Je kunt dit bewijzen met de stelling van Pythagoras.

Vraag: versnelling van het blok (a)?

Antwoord :

De kracht die het blok in beweging zet is w_xHet hellend vlak is glad, dus er is geen wrijving.

w_x = w sin θ = (w)(verticale zijde / hypotenuse)

w_x = (50)(3/5)

w_x = 30 Newton

Wat is de versnelling (a) van het blok?

ΣF = ma

w_x = ma

30 = (5) a

een = 30 / 5

a = 6 m/s²

Het juiste antwoord is B.

2. Kijk naar de afbeelding! Een blok is aanvankelijk in rust en wordt vervolgens omhoog getrokken met een kracht F evenwijdig aan het hellende vlak. De massa van het blok is 8 kg en de wrijvingscoëfficiënt is µ._s = 0,5 en θ = 45^oOm het blok omhoog te bewegen, moet de kracht F...

A. 40 N

B. 60 N

C. 60√2 N

D. 80 N

E. 80√2 N

Discussie

Het is bekend :

Statische wrijvingscoëfficiënt (µ_s) = 0,5

Hoek (θ) = 45^o

Versnelling als gevolg van de zwaartekracht (g) = 10 m/s²²

Massa van het blok (m) = 8 kilogram

Gewicht van het blok (w) = mg = (8 kg)(10 m/s)²) = 80 kg m/s² = 80 Newton

gevraagd De grootte van de kracht F waardoor het blok omhoog beweegt.

Antwoorden :

Het rechterblok zal omhoog bewegen als F ≥ w_x + f_s. 

De component van de zwaartekracht parallel aan het hellende vlak :

w_x = w zonde θ = (80)(zonde 45) = (80)(0,5√2) = 40√2

De component van de zwaartekracht loodrecht op het hellende vlak :

w_y = w cos θ = (80)(cos 45) = (80)(0,5√2) = 40√2

Normale kracht :

N = w_y = 40√2

Statische wrijvingskracht :

f_s = µ_s N = (0,5)(40√2) = 20√2

De grootte van de kracht F waardoor het blok omhoog beweegt. :

F ≥ w_x + f_s

F ≥ 40√2 + 20-2

F ≥ 60√2 Newton

Het juiste antwoord is C.

3. BEen blok met een massa van 8 kg wordt op een ruw hellend vlak geplaatst, zoals weergegeven in de volgende afbeelding. De minimale externe kracht die nodig is om te voorkomen dat het blok naar beneden glijdt is… (sin 37^o = 0,6, cos 37^o = 0,8, g = 10 ms^-2, µ_k =

A. 6,4 N

B. 4,6 N

C. 48,5 N

D. 54,4 N

O. 68,8 N

Discussie

Het is bekend :

Massa van het blok (m) = 8 kg

Versnelling als gevolg van de zwaartekracht (g) = 10 m/s²²

Gewicht van het blok (w) = mg = (8)(10) = 80 Newton

Zonde 37^o = 0,6

Cos 37^o = 0,8

Coëfficiënt van kinetische wrijving (µ_k) = 0,1

N = w_y = w cos 37^o = (80)(0,8) = 64 Newton

gevraagd : De minimale externe kracht (F) die het blok op zijn plaats houdt, zodat het blok niet naar beneden glijdt.

Antwoorden :

Het blok glijdt niet naar beneden als F = w_x

De component van de zwaartekracht parallel aan het hellende vlak :

w_x = w zonde θ = (80)(zonde 37) = (80)(0,6) = 48

f_k = µ_k N = (0,1)(64) = 6,4

De minimale kracht F zodat het blok niet naar beneden glijdt. :

F + f_k - in_x = 0

F = w_x - f_k = 48 – 6,4 = 41,6 Newton

4. Een voorwerp met een massa van 5,0 kg wordt door een touw omhooggetrokken langs een ruw hellend vlak met een kracht van 71 N (g = 10 m s²).^-2, zonde 37^o = 0,6, cos 37^o = 0,8). Als de wrijvingscoëfficiënt tussen het object en het vlak 0,4 is, is de versnelling die het object ondervindt...

A. 0,5 ms^-2

B. 2 ms^-2

C. 2,5 ms^-2

D. 3 ms^-2

E. 5 ms^-2

Discussie

Het is bekend :

Massa van het object (m) = 5 kg

4. SMA Natuurkunde Nationaal Examenvragen 2012/2013 SA 67 Nr. 5

Een voorwerp met een massa van 5,0 kg wordt door een touw omhooggetrokken langs een ruw hellend vlak met een kracht van 71 N (g = 10 m s²).^-2, zonde 37^o = 0,6, cos 37^o = 0,8). Als de wrijvingscoëfficiënt tussen het object en het vlak 0,4 is, is de versnelling die het object ondervindt...

A. 0,5 ms^-2

B. 2 ms^-2

C. 2,5 ms^-2

D. 3 ms^-2

E. 5 ms^-2

Discussie

Het is bekend :

Massa van het object (m) = 5 kg

Versnelling als gevolg van de zwaartekracht (g) = 10 m/s²²

Gewicht van het object (w) = mg = (5)(10) = 50 Newton

Kracht F = 71 Newton

Zonde 37^o = 0,6

Cos 37^o = 0,8

wrijvingscoëfficiënt = 0,4

gevraagd : Versnelling van object (a)

Antwoorden :

Resulterende kracht

Bereken eerst de resulterende kracht die op het object inwerkt.

De component van de zwaartekracht parallel aan het hellende vlak :

w_x = w zonde θ = (50)(zonde 37) = (50)(0,6) = 30

De component van de zwaartekracht loodrecht op het hellende vlak :

w_y = w cos θ = (50)(cos 37) = (50)(0,8) = 40

Normale kracht :

N = w_y = 40

Kinetische wrijvingskracht :

f_k = µ_k N = (0,4)(40) = 16

Resulterende kracht die inwerkt op een hellend vlak:

ΣF = F – w_x - f_k = 71 – 30 – 16 = 25 Newton

Versnelling van een object

De versnelling van een object wordt berekend met behulp van de formule van de tweede wet van Newton:

a = ∑F / m = 25 / 5 = 5 m/s²

Het juiste antwoord is E.

5.
Kijk naar de afbeelding! Een blok ligt aanvankelijk stil en wordt vervolgens voortgetrokken met opwaartse kracht F evenwijdig aan het hellende vlakDe massa van het blok is 8 kg, de wrijvingscoëfficiënt is µ_s = 0,5 en θ = 45^oOm het blok omhoog te bewegen, moet de kracht F...

A. 40 N
B. 60 N
C. 60√2 N
D. 80 N
E. 80√2 N

Discussie
Het is bekend :
Coëfficiënt statische wrijving (µ_s) = 0,5
Hoek (θ) = 45^o
Versnelling als gevolg van de zwaartekracht (g) = 10 m/s²²
Massa van het blok (m) = 8 kilogram
Gewicht van het blok (w) = mg = (8 kg)(10 m/s)²) = 80 kg m/s² = 80 Newton
gevraagd De grootte van de kracht F waardoor het blok omhoog beweegt.
Antwoorden :

Het rechterblok zal omhoog bewegen als F ≥ w_x + f_s.
De component van de zwaartekracht parallel aan het hellende vlak :
w_x = w zonde θ = (80)(zonde 45) = (80)(0,5√2) = 40√2
De component van de zwaartekracht loodrecht op het hellende vlak :
w_y = w cos θ = (80)(cos 45) = (80)(0,5√2) = 40√2
Normale kracht :
N = w_y = 40√2
Statische wrijvingskracht :
f_s = µ_s N = (0,5)(40√2) = 20√2
De grootte van de kracht F waardoor het blok omhoog beweegt. :
F ≥ w_x + f_s
F ≥ 40√2 + 20-2
F ≥ 60√2 Newton
Het juiste antwoord is C.

6.
Een blok met een massa van 8 kg wordt op een ruw hellend vlak geplaatst, zoals weergegeven in de onderstaande figuur. De minimale externe kracht die nodig is om te voorkomen dat het blok naar beneden glijdt is… (sin 37^o = 0,6, cos 37^o = 0,8, g = 10 ms^-2, µ_k =

A. 6,4 N
B. 4,6 N
C. 48,5 N
D. 54,4 N
O. 68,8 N

Discussie
Het is bekend :
Massa van het blok (m) = 8 kg
Versnelling als gevolg van de zwaartekracht (g) = 10 m/s²²
Gewicht van het blok (w) = mg = (8)(10) = 80 Newton
Zonde 37^o = 0,6
Cos 37^o = 0,8
Coëfficiënt van kinetische wrijving (µ_k) = 0,1
gevraagd : De minimale externe kracht (F) die het blok op zijn plaats houdt, zodat het blok niet naar beneden glijdt.
Antwoorden :
Het blok glijdt niet naar beneden als F = w_x
De component van de zwaartekracht parallel aan het hellende vlak :
w_x = w zonde θ = (80)(zonde 37) = (80)(0,6) = 48
f_k = µ_k N = (0,1)(64) = 6,4
De minimale kracht F zodat het blok niet naar beneden glijdt. :
F + f_k - in_x = 0
F = w_x - f_k = 48 – 6,4 = 41,6 Newton

7.
Een voorwerp met een massa van 5,0 kg wordt door een touw omhooggetrokken langs een ruw hellend vlak met een kracht van 71 N (g = 10 m s²).^-2, zonde 37^o = 0,6, cos 37^o = 0,8). Als de wrijvingscoëfficiënt tussen het object en het vlak 0,4 is, is de versnelling die het object ondervindt...
A. 0,5 ms^-2
B. 2 ms^-2
C. 2,5 ms^-2
D. 3 ms^-2
E. 5 ms^-2
Discussie
Het is bekend :
Massa van het object (m) = 5 kg
Versnelling als gevolg van de zwaartekracht (g) = 10 m/s²²
Gewicht van het object (w) = mg = (5)(10) = 50 Newton
Kracht F = 71 Newton
Zonde 37^o = 0,6
Cos 37^o = 0,8
wrijvingscoëfficiënt = 0,4
gevraagd : Versnelling van object (a)
Antwoorden :
Resulterende kracht
Bereken eerst de resulterende kracht die op het object inwerkt.
De component van de zwaartekracht parallel aan het hellende vlak :
w_x = w zonde θ = (50)(zonde 37) = (50)(0,6) = 30
De component van de zwaartekracht loodrecht op het hellende vlak :
w_y = w cos θ = (50)(cos 37) = (50)(0,8) = 40
Normale kracht :
N = w_y = 40
Kinetische wrijvingskracht :
f_k = µ_k N = (0,4)(40) = 16
Resulterende kracht die inwerkt op een hellend vlak:
∑F = F – w_x - f_k = 71 – 30 – 16 = 25 Newton
Versnelling van een object
De versnelling van een object wordt berekend met behulp van de formule van de tweede wet van Newton:
a = ∑F / m = 25 / 5 = 5 m/s²
Het juiste antwoord is E.

8. Kijk naar de afbeelding! Een blok is aanvankelijk in rust en wordt vervolgens met een kracht F omhoog getrokken, evenwijdig aan het hellende vlak. De massa van het blok is 2 kg, de statische wrijvingscoëfficiënt = 0,3 en de hoek = 45°.^oOm het blok omhoog te bewegen, moet de kracht F gelijk zijn aan… g = 10 m/s²²

Discussie
Het is bekend dat:
m = 2 kg, g = 10 m/s², = 45^o, μ_s = 0,3
Vraag: Hoe groot moet de kracht F zijn om het blok precies naar boven te laten bewegen?
Antwoord :

Informatie: F = trekkracht, w = zwaartekracht, w_x = component van het gewicht van het blok parallel aan het oppervlak van het hellende vlak, w_y = component van het gewicht van het blok loodrecht op het oppervlak van het hellende vlak, N = normaalkracht, f_s = statische wrijvingskracht.

In de vraag is de coëfficiënt van statische wrijving bekend. Dit betekent dat het oppervlak van het hellende vlak ruw is, waardoor er een wrijvingskracht ontstaat die de beweging van het blok belemmert.
Om het blok omhoog te bewegen, moet de kracht F gelijk zijn aan w._x +f_sHet object beweegt omhoog wanneer F groter is dan w._x +f_s.

w = mg = (2)(10) = 20 Newton
w_x = w sin 45^o = (20)(½ √2) = 10√2 Newton
w_y = w cos 45^o = (20)(½√2) = 10√2 Newton
N = w_y = 10√2
f_s =_s N = (0,3)(10√2) = 3√2 Newton

Zodat het blok dan omhoog beweegt:
F = w_x +f_s = 10√2 + 3√2 = 13√2 Newton
Het juiste antwoord is C.

9. Een object met een massa van 2 kg wordt op een hellend vlak geplaatst, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding. Als de coëfficiënt van statische wrijving tussen het blok en het hellende vlak 0,2√3 is en g = 10 msec^-2, dan is de resulterende kracht die het object in beweging brengt...

Discussie
Het is bekend dat:
m = 2 kg, g = 10 m/s², = 30^o, μ_s = 0,2√3
Gevraagd: Wat is de resulterende kracht die een object in beweging zet?

Antwoord :

Wrijving remt altijd de beweging van een object; daarom wordt de richting van de wrijvingskracht weergegeven als tegengesteld aan de bewegingsrichting van het object. Er wordt aangenomen dat het object naar beneden beweegt, dus wordt de wrijvingskracht naar boven weergegeven. Er wordt aangenomen dat het object naar beneden beweegt omdat er geen kracht is die het naar boven trekt.
w = mg = (2)(10) = 20 Newton
w_x = w sin 30^o = (20)( ½ ) = 10 Newton
w_y = w cos 30^o = (20)( ½ √3) = 10√3 Newton
N = w_y = 10√3 Newton
f_s =_s N = (0,2√3)(10√3) = (2)(3) = 6 Newton
De resulterende kracht die een object in beweging zet, is:
F = w_x - f_s = 10 – 6 = 4 Newton
w_x groter dan f_s Het object beweegt dus naar beneden, in de richting van w._x.
Het juiste antwoord is A.

Bron van de vraag:

Natuurkundevragen voor het nationale eindexamen voor de bovenbouw van het voortgezet onderwijs/beroepsonderwijs.