1. Een persoon bevindt zich in een lift die met een constante snelheid omhoog beweegt . Het gewicht van de persoon is 800 N. Op dat moment breekt de liftkabel, waardoor de lift naar beneden valt. Bepaal de normaalkracht die de liftvloer op de persoon uitoefent vlak voor en vlak na het breken van de liftkabel.
A. 800 N en 0
B. 800 N en 800 N
C. 1600 N en 0
D. 1600 N en 800 N
Bekend:
Gewicht (w) = 800 Newton
Gevraagd: De normaalkracht (N)
oplossing:
Voordat de kabel van de lift breekt
Wanneer iemand op de vloer van de lift staat, werkt er gewicht op die persoon in de richting van de neerwaartse beweging. Die persoon is in rust, dus er moet een normaalkracht op die persoon werken, in de richting van de opwaartse beweging en met een grootte gelijk aan de grootte van het gewicht.
Omdat de persoon stilstaat in de lift en de lift met een constante snelheid beweegt (geen versnelling), waardoor er geen netto kracht is die op de persoon inwerkt.
∑F = 0
N – w = 0
N = w
N = 800 Newton
Nadat de kabel van de lift was gebroken
Nadat de kabel van de lift breekt, vallen de lift en de persoon samen vrij naar beneden, waarbij de grootte en de richting van hun versnelling gelijk zijn aan de zwaartekrachtversnelling. Er werkt geen normaalkracht op de persoon.
Het juiste antwoord is A.
2. Een blok met een massa van 20 gram beweegt met een constante snelheid over een ruwe, horizontale vloer. Er werkt een externe kracht van 2 N op het blok. Bepaal de grootte van de wrijvingskracht die het blok ondervindt.
A. 0.3 N
B. 1.4 N
C. 2.0 N
D. 3.6 N
Bekend:
Massa (m) = 20 gram
Kracht (F) = 2 Newton
Gevraagd: De grootte van de wrijvingskracht die het blok ondervindt.
oplossing:
Volgens de eerste wet van Newton heeft een blok geen versnelling als het met een constante snelheid beweegt. Het blok beweegt met een constante snelheid en er is geen versnelling als:
– De grootte van de wrijvingskracht (Ffric ) is gelijk aan de grootte van de externe kracht (F).
– De wrijvingskracht (F fric ) heeft een tegengestelde richting ten opzichte van de externe kracht (F ).
Pas de eerste bewegingswet van Newton toe:
∑ F = 0
F – F fric = 0
F = F fric
F fric = 2 Newton
Het juiste antwoord is C.
3. Een glad hellend vlak heeft een lengte van 0.6 m en een hoogte van 0.4 m. Een blok met een gewicht van 1350 N beweegt omhoog langs het hellende vlak. Bepaal de grootte van de kracht die nodig is om het blok te verplaatsen.
A. 100 N
B. 300 N
C. 600 N
D. 900 N
Bekend:
Gewicht van het blok (w) = 1350 Newton
hyp = 0.6 m
opp = 0.4 m
Gezocht: De minimale inzet
oplossing:
hyp = ac = 0.6 m
opp = bc = 0.4 m
Zonde θ = bc / ac = 0.4 / 0.6 = 4/6 = 2/3
Volgens de eerste wet van Newton begint het blok omhoog te bewegen wanneer de externe kracht (F) minstens gelijk is aan de horizontale component van het gewicht (w x ).
∑ F = 0
F – w x = 0
F = w x
Als F = w x , dan begint het object met constante snelheid omhoog te bewegen.
w x = w sin θ = (1350)(2/3) = (2)(450) = 900 Newton
Het juiste antwoord is D.
4. Drie krachten, F 1 = 22 N, F 2 = 18 N en F 3 = 40 N, werken op een blok. Welke afbeelding beschrijft de eerste wet van Newton?
oplossing:
De eerste wet van Newton: Nettokracht (ΣF) = 0.
A. F 1 + F 2 – F 3 = 22 N + 18 N – 40 N = 40 N – 40 N = 0
B. F 2 + F 3 – F 1 = 18 N + 40 N – 22 N = 58 N – 22 N = 36 N (naar rechts)
C. F 2 + F 3 – F 1 = 18 N + 40 N – 22 N = 58 N – 22 N = 36 N (naar rechts)
D. F 1 + F 3 – F 2 = 22 N + 40 N – 18 N = 62 N – 18 N = 44 N (naar links)
