4 przykłady pytań dotyczących siły dośrodkowej
1. Obiekt o masie 200 gramów przywiązano do lekkiej liny, a następnie obrócono w poziomie ze stałą prędkością kątową 5 rad s –1 , jak pokazano na poniższym rysunku. Jeśli długość liny wynosi l = 60 cm, wówczas wartość siły dośrodkowej działającej na obiekt wynosi…
A. 0,3 N
B. 0,6 N
C. 3 N
D.6 N
E. 30 N
Pembahasan
Wiadomo, że:
Masa obiektu (m) = 200 gramów = 200/1000 kg = 2/10 kg = 0,2 kg
Prędkość kątowa (ω) = 5 radiany/sekundę
Długość liny = promień (r) ścieżki kołowej = 60 cm = 60/100 metrów = 0,6 metra
Pytanie: Wartość siły dośrodkowej działającej na obiekt wynosi….
Jawab:
Siła dośrodkowa to siła wypadkowa, która powoduje, że obiekt doświadcza przyspieszenia dośrodkowego. Wzór na siłę dośrodkową to:
∑ F = ma s
∑ F = mv 2 /r = m ω 2 r
Opis: ∑ F = siła dośrodkowa, m = masa obiektu, v = prędkość styczna, ω = prędkość kątowa, r = promień toru kołowego.
∑ F = m ω 2 r = (0,2)(5) 2 (0,6) = (0,2)(25)(0,6) = 3 niutony
Prawidłowa odpowiedź to C.
2. Uczeń kręci kamieniem przywiązanym do końca sznurka. Kamień obraca się poziomo, jak pokazano na powyższym rysunku. Jeśli prędkość obrotowa kamienia wzrośnie dwukrotnie, siła dośrodkowa wyniesie...
A. 6 razy oryginał
B. 5 razy oryginał
C. 4 razy oryginał
D. 2 razy jeszcze raz
E. 2 razy oryginał
Pembahasan
Wiadomo, że:
Masa kamienia = m
Prędkość kamienia = v
Długość liny = promień = r
Pytanie: Jeżeli prędkość zostanie podwojona, siła dośrodkowa wyniesie...
Jawab:
Jeżeli prędkość wzrośnie dwukrotnie, siła dośrodkowa będzie wynosić:
Siła dośrodkowa staje się czterokrotnie większa od pierwotnej.
Prawidłowa odpowiedź to C.
3. Zakręt na płaskiej drodze jest zaprojektowany tak, aby samochód mógł go pokonać z maksymalną prędkością 10 ms –1 . Współczynnik tarcia między oponami a drogą wynosi 0,5, a promień krzywizny drogi wynosi R m. Wówczas wartość R wynosi… (g = 10 ms –2 ).
A. 7,5 metra
B. 8,0 metrów
C. 10 metra
D. 15 metrów
E. 20 metrów
Pembahasan
Wiadomo, że:
Prędkość (v) = 10 m/s
Współczynnik tarcia między oponą a drogą (μ s ) = 0,5
Przyspieszenie grawitacyjne (g) = 10 m/ s2
Pytanie: Promień krzywizny drogi (R metrów)
Jawab:
Jedyną wypadkową siłą poziomą działającą na samochód podczas skręcania jest tarcie statyczne . Wzór na tarcie statyczne to:
4. Samochód jedzie po zakręcie drogi w punkcie M, jak pokazano na poniższym rysunku.
Współczynnik tarcia statycznego między kołami a drogą wynosi 0,4 (przyspieszenie ziemskie 10 m/s -2 ). Aby zapobiec wypadnięciu samochodu z toru, maksymalna dozwolona prędkość wynosi…
A. √10 milisekund-1
B. 2 √ 10 ms -1
C.4 √ 10 ms -1
D.5 √ 10 ms -1
E. 6 √ 10 ms -1
Pembahasan
Wiadomo, że:
Współczynnik tarcia statycznego (μ s ) = 0,4
Przyspieszenie grawitacyjne (g) = 10 m/ s2
Promień krzywizny (R) = 40 metrów
Zapytano: maksymalna prędkość (v)
Jawab:
Druga zasada ruchu Newtona w ruchu jednostajnym po okręgu
Keterangan:
ΣF = siła dośrodkowa = siła wypadkowa = siła całkowita, m = masa obiektu, a s = przyspieszenie dośrodkowe, v = prędkość liniowa, R = promień krzywizny
Siła dośrodkowa
Siła dośrodkowa to siła wypadkowa skierowana do środka toru kołowego. Gdy samochód porusza się po okręgu, jedyną siłą skierowaną do środka jest tarcie statyczne, więc tarcie statyczne jest siłą dośrodkową.
Wzór na siłę tarcia statycznego:
Keterangan:
μ s = współczynnik tarcia statycznego, w = ciężar obiektu, m = masa obiektu, g = przyspieszenie ziemskie.
Oblicz prędkość maksymalną (v):
Prawidłowa odpowiedź to C.
Źródło pytania:
Pytania z egzaminu państwowego z fizyki dla uczniów szkół ponadgimnazjalnych i zawodowych
