Opgeloste problemen met betrekking tot Newtons bewegingswetten – Newtons tweede bewegingswet
1. Een object van 1 kg wordt versneld met een constante snelheid van 5 m/s².2Schat de nettokracht die nodig is om het object te versnellen.
Bekend:
Massa (m) = 1 kg
Versnelling (a) = 5 m/s2
gezocht : nettokracht (∑F)
oplossing:
We gebruiken de tweede wet van Newton om de nettokracht te berekenen.
ΣF = ma
ΣF = (1 kg)(5 m/s2) = 5 kg m/s2 = 5 Newton
2. Massa Een object heeft een massa van 1 kg en een nettokracht ∑F = 2 Newton. Bepaal de grootte en richting van de versnelling van het object.
Bekend:
Massa (m) = 1 kg
Nettokracht (∑F) = 2 Newton
gezocht : De grootte en richting van de versnelling (a)
oplossing:
a = ∑F / m
een = 2 / 1
a = 2 m/s2
De richting van de versnelling is gelijk aan de richting van de nettokracht (∑F).
3. Massa van het object = 2 kg, F1 = 5 Newton, F2 = 3 Newton. De grootte en richting van de versnelling is…
Bekend:
Massa (m) = 2 kg
F1 = 5 Newton
F2 = 3 Newton
Gewild : De grootte en richting van de versnelling (a)
oplossing:
netto kracht:
ΣV = V1 - F2 = 5 – 3 = 2 Newton
De grootte van de versnelling:
a = ∑F / m
een = 2 / 2
a = 1 m/s2
De richting van de versnelling is gelijk aan de richting van de nettokracht, oftewel de richting van F.1
4. Massa van het object = 2 kg, F1 = 10 Newton, F2 = 1 Newton. De grootte en richting van de versnelling is…
Bekend:
Massa (m) = 2 kg
F2 = 1 Newton
F1 = 10 Newton
F1x =F1 cos 60o = (10)(0.5) = 5 Newton
gezocht : De grootte en richting van de versnelling (a)
oplossing:
Netto kracht:
ΣV = V1x - F2 = 5 – 1 = 4 Newton
De grootte van de versnelling:
a = ∑F / m
een = 4 / 2
a = 2 m/s2
De richting van de versnelling is gelijk aan de richting van de nettokracht, oftewel de richting van F.1x
5. F1 = 10 Newton, F2 = 1 Newton, m1 = 1 kg, m2 = 2 kg. De grootte en richting van de versnelling is…
Bekend:
Massa 1 (m1) = 1kg
Massa 2 (m2) = 2kg
F1 = 10 Newton
F2 = 1 Newton
gezocht : De grootte en richting van de versnelling (a)
oplossing:
De nettokracht:
ΣV = V1 - F2 = 10 – 1 = 9 Newton
De grootte van de versnelling:
a = ∑F / (m1 + m2)
a = 9 / (1 + 2)
een = 9 / 3
a = 3 m/s2
De richting van de versnelling = de richting van de nettokracht = richting van F1
6.
Een blok van 40 kg wordt versneld door een kracht van 200 N. De versnelling van het blok is 3 m/s².s2Bepaal de grootte van de wrijvingskracht die het blok ondervindt.
A. 15 N
B. 40 N
C. 43 N
D. 80 N
Bekend:
Massa (m) = 40 kg
Kracht (F) = 200 N
Versnelling (a) = 3 m/s²2
Gezocht: Wrijvingskracht (Fg)
oplossing:
De vergelijking van Newton's tweede bewegingswet
ΣF = ma
ΣF = nettokracht, m = massa, a = versnelling
De kracht F is naar rechts gericht, de wrijvingskracht is naar links gericht (de richting van de wrijvingskracht is tegengesteld aan de bewegingsrichting van het object).
Kies rechts als positief en links als negatief.
ΣF = ma
F – Fg = ma
200 – Fg = (40)(3)
200 – Fg = 120
Fg = 200 - 120
Fg = 80 Newton
Het juiste antwoord is D.
7. Blok A met een massa van 100 gram wordt boven blok B met een massa van 300 gram geplaatst, waarna blok B met een kracht van 5 N verticaal omhoog wordt geduwd. Bepaal de normale kracht uitgeoefend door blok B op blok A.
A. 1 N
B. 1.25 N
C. 2 N
D. 3 N
Bekend:
Kracht (F) = 5 Newton
Massa van blok A (mA) = 100 gram = 0.1 kg
Massa van blok B (mB) = 300 gram = 0.3 kg
Zwaartekrachtversnelling (g) = 10 m/s2
Gewicht van blok A (wA) = (0.1 kg)(10 m/s2) = 1 kg m/s2 = 1 Newton
Gewicht van blok B (wB) = (0.3 kg)(10 m/s2) = 3 kg m/s2 = 3 Newton
Gewild : Normale kracht uitgeoefend door blok B op blok A
oplossing:
Er werken verschillende krachten op beide blokken, zoals weergegeven in de afbeelding.
F = duwkracht (werkt op blok B)
wA = gewicht van blok A (werkt op blok A)
wB = gewicht van blok B (werkt op blok B)
NA = normaalkracht uitgeoefend door blok B op blok A (Werkt op blok A)
NA' = normaalkracht uitgeoefend door blok A op blok B (Werkt op blok B)
Pas de tweede wet van Newton toe op beide blokken:
ΣF = ma
F – wA - inB + NA - NA' = (mA + mB) om
NA en NA' zijn actie-reactiekrachten die dezelfde grootte hebben maar in tegengestelde richting, en daarom uit de vergelijking worden geëlimineerd.
F – wA - inB = (mA + mB) om
5 – 1 – 3 = (0.1 + 0.3) a
5 – 4 = (0.4) a
1 = (0.4) a
een = 1 / 0.4
a = 2.5 m/s2
Pas de tweede wet van Newton toe op blok A:
ΣF = ma
NA - inA = mA a
NA – 1 = (0.1)(2.5)
NA - 1 = 0.25
NA = 1 + 0.25
NA = 1.25 Newton
Het juiste antwoord is B.
8. Een object met een gewicht van 4 N wordt ondersteund door een touw en een katrol. Een kracht van 2 N werkt op het blok en aan één uiteinde van het touw wordt een kracht van 9 N getrokken. Bepaal de nettokracht die op object X werkt.
A. 3 N omhoog
B. 4 N omlaag
C. 9 N omhoog
D. 9 N naar beneden
Bekend:
Gewicht van X (wX) = 4 Newton
Trekkracht (F)x) = 2 Newton
Trekkracht (F)T) = 9 Newton
Gezocht: Nettokracht werkt op object X
oplossing:
Verticaal opwaartse krachten die op een object inwerken
De trekkracht is overal in het koord even groot. De trekkracht is dus 9 N.
Verticaal neerwaartse krachten die op het object inwerken
Er werken twee krachten op object X, beide verticaal naar beneden gericht, waarbij de horizontale component van het gewicht wx en de horizontale component van kracht Fx.
Nettokracht werkt op het object.
FT - inX - Fx = 9 – 4 – 2 = 9 – 6 = 3
De nettokracht die op object X inwerkt, is 3 Newton, verticaal omhoog.
Het juiste antwoord is A.
9. Een object bevindt zich aanvankelijk in rust op een glad horizontaal oppervlak. Een kracht van 16 N werkt op het object, waardoor het object versnelt met 2 m/s².2Als hetzelfde object in rust op een ruw horizontaal oppervlak ligt, waardoor een wrijvingskracht van 2 N op het object werkt, bepaal dan de versnelling van het object als er een kracht van 16 N op het object werkt.
A. 1.75 m/s2
B. 1.50 m/s2
C. 1.00 m/s2
D. 0.88 m/s2
Bekend:
Kracht (F) = 16 Newton = 16 kg m/s2
Versnelling (a) = 2 m/s²2
Wrijvingskracht (F)Fric) = 2 Newton = 2 kg m/s2
Gewild : Versnelling van het object?
oplossing:
Glad horizontaal oppervlak (geen wrijvingskracht):
ΣF = ma
F = ma
16 = (m) 2
meter = 16 / 2
m = 8 kg
De massa van het object is 8 kilogram.
Ruw horizontaal oppervlak (er is wrijvingskracht):
ΣF = ma
F – FFric = ma
16 – 2 = 8 a
14 = 8 a
een = 14 / 8
a = 1.75 m/s2
De versnelling van het object is 1.75 m/s².2.
Het juiste antwoord is A.
10. Tom en Andrew duwen een voorwerp over een gladde vloer. Tom duwt het voorwerp met een kracht van 5.70 N. De massa van het voorwerp is 2.00 kg en de versnelling die het voorwerp ondervindt is 2.00 m/s.-2Bepaal vervolgens de grootte en richting van de kracht die Tom uitoefent.
A. 1.70 N en de richting ervan is tegengesteld aan de kracht die door Andrew wordt uitgeoefend.
B. 1.70 N en de richting ervan is gelijk aan de kracht die door Andrew wordt uitgeoefend.
C. 2.30 N en de richting ervan is tegengesteld aan de kracht die Andrew uitoefent.
D. 2.30 N en de richting ervan is gelijk aan de kracht die Andrew uitoefent.
Bekend:
Duwkracht uitgeoefend door Andrew (F)1) = 5.70 Newton
Massa van het object (m) = 2.00 kg
Versnelling (a) = 2.00 m/s²2
Gewild : Grootte en richting van de kracht die Tom uitoefent (F)2)?
oplossing:
Pas de tweede bewegingswet van Newton toe:
ΣF = ma
F1 + F2 = ma
5.70 + V2 = (2)(2)
5.70 + V2 = 4
F2 = 4 - 5.70
F2 = – 1.7 Newton
Het minteken gaf aan dat (F2) is het tegenovergestelde van de duwkracht die Andrew (F) uitoefent.1).
Het juiste antwoord is A.
11. Als de massa van het blok hetzelfde is, welke figuur toont dan de kleinste versnelling?
Het resultaat
Netto kracht A:
ΣF = 4 N + 2 N – 3 N = 6 N – 3 N = 3 Newton, naar links
Netto kracht B:
ΣF = 2 N + 3 N – 4 N = 5 N – 4 N = 1 Newton, naar rechts
Netto kracht C:
ΣF = 4 N + 3 N – 2 N = 7 N – 2 N = 5 Newton, naar rechts
Netto kracht D:
ΣF = 3 N + 4 N + 2 N = 9 Newton, naar rechts
De vergelijking van Newtons tweede wet:
ΣF = ma
a = ΣF / m
a = versnelling, ΣF = nettokracht, m = massa
Op basis van de bovenstaande formule is de versnelling (a) recht evenredig met de nettokracht (ΣF) en omgekeerd evenredig met de massa (m). Als de massa van een object gelijk is, geldt: hoe groter de resulterende kracht, hoe groter de versnelling, of hoe kleiner de resulterende kracht, hoe kleiner de versnelling.
Op basis van bovenstaande berekening is de kleinste nettokracht 1 Newton, waardoor de versnelling ook het kleinst is.
Het juiste antwoord is B.
12. Op een object met een massa van 20 kg werken enkele krachten, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding.
Bepaal de versnelling van het object.
Bekend:
Massa van het object (m) = 20 kg
Nettokracht (ΣF) = 25 N + 30 N – 15 N = 40 N
Gezocht: Versnelling van een object
oplossing:
De versnelling van het object wordt berekend met behulp van de vergelijking van de tweede wet van Newton:
ΣF = ma
a = ΣF / m = 40 N / 20 kg = 2 N/kg = 2 m/s2
13. Welke van de onderstaande beweringen beschrijft de derde wet van Newton?
(1) Passagiers werden naar voren geduwd toen de bus plotseling remde
(2) Bboeken op papier vallen niet wanneer het papier snel wordt getrokken
(3) Bij het skateboarden schuift het skateboard naar voren als je met je voet de grond afzet.
(4) HetDe boten worden naar achteren geduwd, de boten bewegen vooruit.
oplossing:
(2) Newtons eerste wet
(3) De derde wet van Newton
(4) De derde wet van Newton
[wpdm_package id = '470 ′]
- Massa en gewicht
- Normale kracht
- Newton's tweede bewegingswet
- Wrijvingskracht
- Beweging op een horizontaal oppervlak zonder wrijvingskracht
- De beweging van twee lichamen met dezelfde versnelling op een ruw horizontaal oppervlak met wrijvingskracht.
- Beweging op een hellend vlak zonder wrijvingskracht
- Beweging op het ruwe hellende vlak met wrijvingskracht
- Beweging in een lift
- De beweging van lichamen wordt mogelijk gemaakt door touwen en katrollen.
- Twee lichamen met dezelfde versnellingsgrootte.
- Het nemen van een vlakke bocht – dynamiek van cirkelbeweging
- Het nemen van een hellende bocht – dynamiek van cirkelbeweging
- Gelijkmatige beweging in een horizontale cirkel
- Middelpuntzoekende kracht bij eenparige cirkelbeweging
