Voorbeelden van vragen over deeltjesdynamica

14 voorbeelden van vragen over deeltjesdynamica

1. Blok A, met een massa van 5 kg, wordt op een glad, vlak oppervlak geplaatst. Blok B, met een massa van 3 kg, wordt met een touw opgehangen en via een katrol met blok A verbonden. Als g = 10 m/s².² Bepaal de versnelling van het blok!

A. 3,50 m/s²

B. 3,75 m/s²

C. 4,00 m/s²

D. 5,00 m/s²

E. 5,25 m/s²

Discussie

Het is bekend dat:

Glad, vlak oppervlak.

Massa van blok A (m_A) = 5kg

Massa van blok B (m_B) = 3kg

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

Gewicht van blok B (w_B) = m_B g = (3)(10) = 30 Newton

Gevraagd: Versnelling van het blok (a)

Antwoord :

Het vlakke oppervlak is glad, waardoor er geen wrijvingskracht is die de beweging van blok A belemmert. De kracht die het blokkensysteem in beweging zet, is het gewicht van blok B.

ΣF = ma

w_B = (m_A + m_B) om

30 = (5 + 3) a

30 = 8 a

een = 30 / 8

a = 3,75 m/s²

Het juiste antwoord is B.

2. Op basis van de afbeelding is bekend dat:

(1) nul versnelling van het object

(2) objecten die in een rechte lijn met een constante snelheid bewegen

(3) objecten in een rusttoestand

(4) Een object zal bewegen als het gewicht van het object kleiner is dan de trekkracht

De juiste bewering is...

A. (1) en (2) alleen

B. (1) en (3) alleen

C. (1) en (4)

D. (1), (2) en (3) alleen

E. (1), (2), (3) en (4)

Discussie

(1) nul versnelling van het object

De versnelling van een object is nul als de resulterende kracht gelijk is aan nul. Resulterende kracht:

ΣF = ma versnelling (a) = 0

ΣF = 0

F₁ + F₂ - F₃ = 12 + 24 – 36 = 36 – 36 = 0 N

(2) objecten die in een rechte lijn met een constante snelheid bewegen

Een versnelling van nul voor een object kan betekenen dat het object stilstaat of dat het object in een rechte lijn met een constante snelheid beweegt (het object beweegt met een constante snelheid).

(3) objecten in een rusttoestand

Een resulterende kracht van nul kan betekenen dat het object in rust is.

(4) Een object zal bewegen als het gewicht van het object kleiner is dan de trekkracht

Het gewicht van een object werkt verticaal, terwijl de trekkracht horizontaal werkt. Omdat het object horizontaal beweegt, werken alleen horizontale krachten op het object in.

Het juiste antwoord is D.

3. Kijk naar de afbeelding aan de zijkant!

Als de wrijvingscoëfficiënt tussen blok A en de tafel 0,1 is en de zwaartekrachtversnelling 10 m/s² bedraagt.^-2 Vervolgens de kracht die op A moet worden uitgeoefend zodat het systeem met versnelling naar links beweegt.n 2 ms^-2 is ….

A. 70 N

B. 90 N

C. 150 N

D. 250 N

O. 330 N

Discussie

Het is bekend dat:

Massa van blok A (m_A) = 30kg

Gewicht van blok A (w_A) = (30 kg)(10 m/s²) = 300 kg m/s² of 300 Newton

Massa van blok B (m_B) = 20kg

Gewicht van blok B (w_B) = (20 kg)(10 m/s²) = 200 kg m/s² of 200 Newton

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

Coëfficiënt van kinetische wrijving () = 0,1

Versnelling van het systeem (a) = 2 m/s²² (versnellingsrichting naar links)

Kinetische wrijvingskracht (f)_k) = N= w_A = (0,1)(300) = 30 Newton

Vraag: Wat is de grootte van de kracht F?

Antwoord :

De tweede wet van Newton:

ΣF = ma

Het systeem beweegt naar links.

F – f_k - in_B = (m_A + m_B) om

F – 30 – 200 = (30 + 20)(2)

F – 230 = (50)(2)

F – 230 = 100

F = 230 + 100

F = 330 Newton

Het juiste antwoord is E.

4. Twee objecten A en B, met massa's van respectievelijk 2 kg en 6 kg, zijn met een touw verbonden via een soepele katrol, zoals weergegeven in de afbeelding. Eerst wordt object B vastgehouden en vervolgens losgelaten. Als g = 10 ms^-2 De versnelling van object B is dan...

A. 8,0 ms^-2

B. 7,5 ms^-2

C. 6,0 ms^-2

D. 5,0 ms^-2

E. 4,0 ms^-2

Discussie

Het is bekend dat:

m_A = 2 kg, m_B = 6 kg, g = 10 m/s²

w_A = (m_A)(g) = (2)(10) = 20 N

w_B = (m_B)(g) = (6)(10) = 60 N

Vraag: versnelling van object B of versnelling van het systeem?

Antwoord :

w_B > w_A Daarom beweegt object B naar beneden en object A naar boven (het systeem beweegt met de klok mee).

ΣF = ma

w_B - in_A = (m_A + m_B) om

60 – 20 = (2 + 6) a

40 = (8) a

a = 5 m/s²

Het juiste antwoord is D.

5. Een object met massa is verbonden door een touw dat door een gladde katrol loopt, zoals weergegeven in de afbeelding. Als m₁ = 1 kg, m₂ = 2 kg, en g = 10 ms^-2, dan is de spanning T ….

A. 10,2 N

B. 13,3 N

C. 15,5 N

D. 18,3 N

O. 20,0 N

Discussie

Het is bekend dat:

m₁ = 1 kg, m₂ = 2 kg, g = 10 m/s²

w₁ = m₁ g = (1 kg)(10 m/s²) = 10 kg m/s² of 10 Newton

w₂ = m₂ g = (2 kg)(10 m/s²) = 20 kg m/s² of 20 Newton

Vraag: Wat is de trekkracht van het touw (T)?

Antwoord :

Systeemversnelling

w₂ > w₁ daarom beweegt het systeem met de klok mee (m₂ naar beneden gaan, m₁ (omhoog gaan).

De tweede wet van Newton:

ΣF = ma

w₂ - in₁ = (m₁ + m₂) om

20 – 10 = (1 + 2 ) a

10 = (3) a

a = 3,3 m/s²

De versnelling van het systeem is 3,3 m/s².².

Snaarspanning?

m₂ naar beneden gaan

w₂ - T₂ = m₂ a

20 – T₂ = (2)(3,33)

20 – T₂ = 6,66

T₂ = 20 - 6,66

T₂ = 13,3 Newton

m₁ omhoog gaan

T₁ - in₁ = m₁ a

T₁ – 10 = (1)(3,3)

T₁ - 10 = 3,33

T₁ = 10 + 3,33

T₁ = 13,3 Newton

Snaarspanning (T) = 13,3 Newton.

Het juiste antwoord is B.

6. Kijk naar de afbeelding hiernaast! De massa van elk blok is m.₁ = 6 kg en m₂ = 4 kg en de massa van de katrol wordt verwaarloosd. Als het oppervlak van het vlak glad is en g = 10 ms^-2, dan is de versnelling van het systeem….

A. 0,5 ms^-2

B. 2,0 ms^-2

C. 2,5 ms^-2

D. 4,0 ms^-2

E. 5,0 ms^-2

Discussie

Het is bekend dat:

m₁ = 6 kg, m₂ = 4 kg, g = 10 m/s²

w₁ = m₁ g = (6 kg)(10 m/s²) = 60 kg m/s² of 60 Newton

w₂ = m₂ g = (4 kg)(10 m/s²) = 40 kg m/s² of 40 Newton

Gevraagd: versnelling van systeem (a)?

Antwoord :

m₁ bevindt zich op een glad, vlak oppervlak zonder wrijving, zodat het systeem wordt aangedreven door de zwaartekracht van blok 2.

Pas de tweede wet van Newton toe:

ΣF = ma

w₂ = (m₁ + m₂) om

40 N = (6 kg + 4 kg) a

40 N = (10 kg) a

a = 40 N / 10 kg

a = 4 m/s²

Het juiste antwoord is D.

7. Twee blokken, elk met een massa van 2 kg, zijn met elkaar verbonden door een touw en een katrol, zoals weergegeven in de figuur. Het oppervlak en de katrol zijn glad. Als blok B met een horizontale kracht van 40 N wordt getrokken, is de versnelling van het blok… (g = 10 m/s²)²)

A. 5 m/s²

B. 7,5 m/s²

C. 10 m/s²

D. 12,5 m/s²

E. 15 m/s²

Discussie:

Het is bekend dat:

m_A = m_B = 2 kg, g = 10 m/s², F = 40 N

w_A = mg = (2)(10) = 20 N

Vraag: versnelling van het blok (a)?

Antwoord :

Het oppervlak van het blok is glad, daarom zijn de krachten die de beweging van het blok beïnvloeden alleen kracht F en het gewicht van blok A.

Pas de tweede wet van Newton toe:

ΣF = ma

F – w_A = (m_A + m_B) om

40 – 20 = (2 + 2) a

20 = (4) a

een = 20 / 4

a = 5 m/s²

Het juiste antwoord is A.

8. Op de volgende afbeelding is te zien dat blok A een massa heeft van 2 kg en blok B een massa van 1 kg. Blok B staat aanvankelijk stil en beweegt vervolgens naar beneden totdat het de vloer raakt. Als g = 10 ms^-2De waarde van de touwspanning T is...

A. 20,0 Newton

B. 10,0 Newton

C. 6,7 Newton

D. 3,3 Newton

E. 1,7 Newton

Discussie

Het is bekend :

Massa van blok A (m_A) = 2kg

Massa van blok B (m_B) = 1kg

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

Gewicht van blok B (w_B) = m_B g = (1)(10) = 10 Newton

gevraagd : Touwspanningswaarde (T)

Antwoorden :

In de vraag staat geen informatie over wrijving, dus negeer wrijving.

Systeemversnelling (a)

Eerste telling systeemversnelling Met behulp van de formule van Newtons tweede wet. Blok B is opgehangen zodat er een zwaartekracht op blok B werkt die blok B naar beneden trekt. Blok B en blok A zijn verbonden door een touw, zodat blok B aan blok A trekt totdat ze samen bewegen. Het verschil is dat blok B naar beneden beweegt en blok A naar rechts. Er is slechts één kracht parallel aan de beweging van beide blokken, namelijk het gewicht van blok B (wB). Het gewicht van blok A staat loodrecht op de bewegingsrichting. De beweging van blok A wordt niet meegenomen in de oplossing van het probleem. De trekkrachten in het touw hebben dezelfde grootte over de gehele lengte van het touw en zijn in tegengestelde richting, waardoor ze elkaar opheffen.

ΣF = ma

w_B = (m_A + m_B) om

10 = (2 + 1) a

10 = 3 a

een = 10/3

Touwspanning (T)

De spanning in het touw wordt berekend door elk blok afzonderlijk te beschouwen.

De spanning in het touw op blok A

ΣF = ma

T = m_A a = (2)(10/3) = 20/3 = 6,7 Newton

De spanning in het touw op blok B

ΣF = ma

w_B – T = m_B a

10 – T = (1)(10/3)

10 – T = 3,3

T = 10 – 3,3 = 6,7 Newton

Touwspanning (T) = 6,7 Newton

Het juiste antwoord is C.

9. Uit de volgende afbeelding blijkt dat blok A een massa heeft van 2 kg en blok B een massa van 1 kg. Als de wrijvingskracht tussen object A en het vlak 2,5 Newton is, terwijl de wrijvingskracht van het touw met de katrol wordt verwaarloosd, dan is de versnelling van beide objecten...

A. 20,0 ms^-2

B. 10,0 ms^-2

C. 6,7 ms^-2

D. 3,3 ms^-2

E. 2,5 ms^-2

Discussie

Het is bekend :

Massa van blok A (m_A) = 2kg

Massa van blok B (m_B) = 1kg

De wrijvingskracht tussen blok A en het vlakke oppervlak (f_{ges A}) = 2,5 Newton

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

Gewicht van blok B (w_B) = m_B g = (1)(10) = 10 Newton

gevraagd : Versnelling van beide objecten (a)

Antwoorden :

De versnelling van beide objecten wordt berekend met behulp van de formule van de tweede wet van Newton.

ΣF = ma

w_B - f_ges = (m_A + m_B) om

10 – 2,5 = (2 + 1) a

7,5 = 3 a

a = 7,5 / 3 = 2,5 m/s²

Het juiste antwoord is E.

10. Kijk naar de afbeelding! Blok A met een massa van 30 kg rust op een gladde vloer en is via een katrol verbonden met blok B met een massa van 10 kg. Blok B wordt eerst vastgehouden en vervolgens losgelaten, waardoor het naar beneden beweegt. De versnelling van het systeem is… (g = 10 m/s²)^-2)

A. 2,5 ms^-2

B. 10 ms^-2

C. 12 ms^-2

D. 15 ms^-2

E. 18 ms^-2

Discussie

Het is bekend :

Massa van blok A (m_A) = 30kg

Massa van blok B (m_B) = 10kg

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

Gewicht van blok B (w_B) = m_B g = (10)(10) = 100 Newton

gevraagd : Systeemversnelling (a)

Antwoorden :

ΣF = ma

w_B = (m_A + m_B) om

100 = (30 + 10) a

100 = 40 a

een = 100 / 40

a = 2,5 m/s²

Het juiste antwoord is A.

11. Blokken A en B, met respectievelijk een massa van 8 kg en 12 kg, worden op een tafel geplaatst zoals weergegeven in de afbeelding. De wrijvingscoëfficiënt tussen blok A en de tafel is 0,3. Blok C heeft een massa van 4 kg en wordt vervolgens bovenop blok A geplaatst. Welke van de volgende beweringen is juist?

A. De spanning in het touw is groter dan voorheen, de versnelling is kleiner dan voorheen.

B. De spanning in het touw en de versnelling van het systeem veranderen niet.

C. De spanning in het touw is kleiner dan voorheen, de versnelling is groter dan voorheen.

D. De spanning in het touw is groter dan voorheen, de versnelling blijft constant.

E. De spanning in het touw blijft constant, terwijl de versnelling kleiner is dan voorheen.

Discussie

Het is bekend dat:

Massa van blok A (m_A) = 8kg

Massa van blok B (m_B) = 12kg

Massa van blok C (m_C) = 4kg

De wrijvingscoëfficiënt tussen blok A en de tafel (μ_k) = 0,3

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

Gewicht van blok A (w_A) = m_A g = (8 kg)(10 m/s²) = 80 kg m/s²

Gewicht van blok B (w_B) = m_B g = (12 kg)(10 m/s²) = 120 kg m/s²

De wrijvingskracht tussen blok A en de tafel (f_k) = μ_k N_A =_k w_A = (0,3)(80) = 24 N

Antwoord :

Systeemversnelling:

ΣF = ma

w_B - f_k = (m_A + m_B) om

120 – 24 = (8 + 12) om

96 = (20) om

een = 96 / 20

a = 4,8 m/s²

Touwspanning:

Neem bijvoorbeeld een van de objecten, zoals B.

ΣF = ma

w_B - T = (m_B) om

120 – T = (12) 4,8

120 – T = 57,6

T = 120 – 57,6

T = 62,4 Newton

Blok C met een massa van 4 kg wordt vervolgens bovenop blok A geplaatst.

Systeemversnelling:

ΣF = ma

w_B - f_k = (m_A + m_B + m_C) om

120 – 24 = (+ 8 12 4 +) om

96 = (24) om

een = 96 / 24

a = 4 m/s²

Touwspanning:

Neem bijvoorbeeld een van de objecten, zoals B.

ΣF = ma

w_B - T = (m_B) om

120 – T = (12) 4

120 – T = 48

T = 120 – 48

T = 72 Newton

Het juiste antwoord is A.

12. Op de volgende afbeelding is te zien dat blok A een massa heeft van 2 kg en blok B een massa van 1 kg. Blok B staat aanvankelijk stil en beweegt vervolgens naar beneden totdat het de vloer raakt. Als g = 10 ms^-2De waarde van de touwspanning T is...

A. 20,0 Newton
B. 10,0 Newton
C. 6,7 Newton
D. 3,3 Newton
E. 1,7 Newton

Discussie
Het is bekend :
Massa van blok A (m_A) = 2kg
Massa van blok B (m_B) = 1kg
Versnelling als gevolg van de zwaartekracht (g) = 10 m/s²²
Gewicht van blok B (w_B) = m_B g = (1)(10) = 10 Newton
gevraagd : Touwspanningswaarde (T)
Antwoorden :

In de vraag staat geen informatie over wrijving, dus negeer wrijving.

Systeemversnelling (a)
Eerste telling waarnemen systeem met behulp van de formule Newtons tweede wetBlok B is zo opgehangen dat de zwaartekracht van blok B het blok naar beneden trekt. Blok B en blok A zijn met elkaar verbonden door een touw, waardoor blok B aan blok A trekt totdat ze samen bewegen. Het verschil is dat blok B naar beneden beweegt en blok A naar rechts. Er is slechts één kracht parallel aan de beweging van beide blokken, namelijk de zwaartekracht van blok B (wB). Zwaartekracht Blok A staat loodrecht op de bewegingsrichting van blok A en wordt daarom niet meegenomen in de oplossing van het probleem. De trekkrachten in het touw hebben dezelfde grootte over de gehele lengte van het touw en zijn in tegengestelde richtingen, waardoor ze elkaar opheffen.
∑F = ma
w_B = (m_A + m_B) om
10 = (2 + 1) a
10 = 3 a
een = 10/3

Touwspanning (T)
De spanning in het touw wordt berekend door elk blok afzonderlijk te beschouwen.
De spanning in het touw op blok A
∑F = ma
T = m_A a = (2)(10/3) = 20/3 = 6,7 Newton
De spanning in het touw op blok B
∑F = ma
w_B – T = m_B a
10 – T = (1)(10/3)
10 – T = 3,3
T = 10 – 3,3 = 6,7 Newton
Touwspanning (T) = 6,7 Newton
Het juiste antwoord is C.

13. Op de volgende afbeelding is te zien dat blok A een massa heeft van 2 kg en blok B een massa van 1 kg. Wanneer wrijvingskracht Tussen object A en het vlak van 2,5 Newton, waarbij de wrijvingskracht van het touw en de katrol wordt verwaarloosd, is de versnelling van de twee objecten...

A. 20,0 ms^-2
B. 10,0 ms^-2
C. 6,7 ms^-2
D. 3,3 ms^-2
E. 2,5 ms^-2

Discussie
Het is bekend :
Massa van blok A (m_A) = 2kg
Massa van blok B (m_B) = 1kg
De wrijvingskracht tussen blok A en het vlakke oppervlak (f_{ges A}) = 2,5 Newton
Versnelling als gevolg van de zwaartekracht (g) = 10 m/s²²
Gewicht van blok B (w_B) = m_B g = (1)(10) = 10 Newton
gevraagd : Versnelling van beide objecten (a)
Antwoorden :
De versnelling van beide objecten wordt berekend met behulp van de formule van de tweede wet van Newton.
∑F = ma
w_B - f_ges = (m_A + m_B) om
10 – 2,5 = (2 + 1) a
7,5 = 3 a
a = 7,5 / 3 = 2,5 m/s²
Het juiste antwoord is E.

14. Kijk naar de afbeelding! Blok A met een massa van 30 kg rust op een gladde vloer en is via een katrol verbonden met blok B met een massa van 10 kg. Blok B wordt eerst vastgehouden en vervolgens losgelaten, waardoor het naar beneden beweegt. De versnelling van het systeem is… (g = 10 m/s²)^-2)
A. 2,5 ms^-2
B. 10 ms^-2
C. 12 ms^-2
D. 15 ms^-2
E. 18 ms^-2
Discussie
Het is bekend :
Massa van blok A (m_A) = 30kg
Massa van blok B (m_B) = 10kg
Versnelling als gevolg van de zwaartekracht (g) = 10 m/s²²
Gewicht van blok B (w_B) = m_B g = (10)(10) = 100 Newton
gevraagd : Systeemversnelling (a)
Antwoorden :
∑F = ma
w_B = (m_A + m_B) om
100 = (30 + 10) a
100 = 40 a
een = 100 / 40
a = 2,5 m/s²
Het juiste antwoord is A.

Bron van de vraag:

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