4 voorbeelden van vragen over middelpuntzoekende kracht
1. Een voorwerp met een massa van 200 gram is vastgebonden aan een licht touw en wordt vervolgens horizontaal gedraaid met een constante hoeksnelheid van 5 rad s⁻¹ , zoals weergegeven in de volgende figuur. Als de lengte van het touw l = 60 cm is, dan is de grootte van de middelpuntzoekende kracht die op het voorwerp werkt…
A. 0,3 N
B. 0,6 N
C. 3 N
D. 6 N
O. 30 N
Discussie
Het is bekend dat:
Massa van het object (m) = 200 gram = 200/1000 kg = 2/10 kg = 0,2 kg
Hoekssnelheid (ω) = 5 radialen/seconde
Lengte van het touw = straal (r) van het cirkelvormige pad = 60 cm = 60/100 meter = 0,6 meter
Vraag: De grootte van de middelpuntzoekende kracht die op een object werkt is...
Antwoord :
De middelpuntzoekende kracht is de resulterende kracht die ervoor zorgt dat een object een middelpuntzoekende versnelling ondervindt. De formule voor de middelpuntzoekende kracht is:
∑ F = ma s
∑ F = mv 2 /r = m ω 2 r
Beschrijving: ∑ F = middelpuntzoekende kracht, m = massa van het object, v = tangentiële snelheid, ω = hoeksnelheid, r = straal van de cirkelvormige baan.
∑ F = m ω 2 r = (0,2)(5) 2 (0,6) = (0,2)(25)(0,6) = 3 Newtons
Het juiste antwoord is C.
2. Een leerling laat een steen ronddraaien die aan een touwtje vastzit. De steen wordt horizontaal rondgedraaid zoals hierboven weergegeven. Als de rotatiesnelheid van de steen wordt verdubbeld, wordt de middelpuntzoekende kracht...
A. 6 keer het origineel
B. Nog twee keer
C. 4 keer opnieuw
D. 2 keer opnieuw
E. 2 keer het origineel
Discussie
Het is bekend dat:
Massa van de steen = m
Snelheid van de steen = v
Lengte van het touw = straal = r
Vraag: Als de snelheid verdubbeld wordt, wordt de middelpuntzoekende kracht...
Antwoord :
Als de snelheid wordt verdubbeld, wordt de middelpuntzoekende kracht:
De middelpuntzoekende kracht wordt vier keer zo groot als de oorspronkelijke kracht.
Het juiste antwoord is C.
3. Een bocht in een vlakke weg is ontworpen om door een auto te worden genomen met een maximale snelheid van 10 m/ s . De wrijvingscoëfficiënt tussen de banden en de weg is 0,5 en de kromtestraal van de weg is R m. Dan is de waarde van R… (g = 10 m/ s² )
A. 7,5 meter
B. 8,0 meter
C. 10 meter
D. 15 meter
O. 20 meter
Discussie
Het is bekend dat:
Snelheid (v) = 10 m/s
De wrijvingscoëfficiënt tussen de band en de weg (μs ) = 0,5
Versnelling als gevolg van de zwaartekracht (g) = 10 m/ s²
Vraag: Straal van de kromming van de weg (R meter)
Antwoord :
De enige resulterende horizontale kracht die op een auto werkt wanneer deze een bocht neemt, is statische wrijving . De formule voor statische wrijving is:
4. De auto rijdt in een bocht op positie M, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding.
De statische wrijvingscoëfficiënt tussen de wielen en de weg is 0,4 (zwaartekrachtversnelling 10 m/s⁻² ) . Om te voorkomen dat de auto van de baan raakt, is de maximaal toegestane snelheid…
A. √10 ms-1
B. 2 √ 10 ms -1
C. 4 √ 10 ms -1
D. 5 √ 10 ms -1
E. 6 √ 10 ms -1
Discussie
Het is bekend dat:
Statische wrijvingscoëfficiënt (μs ) = 0,4
Versnelling als gevolg van de zwaartekracht (g) = 10 m/ s²
Kromtestraal (R) = 40 meter
Gevraagd: maximale snelheid (v)
Antwoord :
Newtons tweede bewegingswet bij eenparige cirkelbeweging
Informatie :
ΣF = middelpuntzoekende kracht = resulterende kracht = totale kracht, m = massa van het object, a = middelpuntzoekende versnelling, v = lineaire snelheid, R = kromtestraal
Middelpuntzoekende kracht
De middelpuntzoekende kracht is de resulterende kracht die naar het middelpunt van een cirkelvormige baan is gericht. Wanneer een auto in een cirkel beweegt, is de enige kracht die naar het middelpunt is gericht de statische wrijving, dus statische wrijving is een middelpuntzoekende kracht.
Formule voor statische wrijvingskracht:
Informatie :
μs = coëfficiënt van statische wrijving, w = gewicht van het object, m = massa van het object, g = zwaartekrachtversnelling.
Bereken de maximale snelheid (v):
Het juiste antwoord is C.
Bron van de vraag:
Natuurkundevragen voor het nationale eindexamen voor de bovenbouw van het voortgezet onderwijs/beroepsonderwijs.
