1. O persoană se află într-un lift care se mișcă în sus cu o viteză constantă . Greutatea persoanei este de 800 N. Imediat ce cablul liftului se rupe, liftul cade. Determinați forța normală la care acționează podeaua liftului asupra persoanei, chiar înainte și după ruperea cablului liftului.
A. 800 N și 0
B. 800 N și 800 N
C. 1600 N și 0
D. 1600 N și 800 N
Cunoscut:
Greutate (w) = 800 Newtoni
Cerut: Forța normală (N)
soluţie:
Înainte ca frânghia liftului să se rupă
Când persoana stă pe podeaua liftului, greutatea acționează asupra persoanei, direcția acesteia fiind în jos. Persoana respectivă este în repaus, așadar trebuie să existe o forță normală care acționează asupra persoanei, unde direcția forței normale este în sus, iar magnitudinea forței normale este aceeași cu magnitudinea greutății.
Deoarece persoana este în repaus în lift și liftul se mișcă cu o viteză constantă (fără accelerare), deci nu există nicio forță netă care să acționeze asupra persoanei.
∑F = 0
N – w = 0
N = w
N = 800 Newtoni
După ce s-a rupt frânghia liftului
După ce se rupe cablul liftului, liftul și persoana liberă cad împreună, unde magnitudinea și direcția accelerației lor sunt aceleași cu accelerația gravitațională. Nu există nicio forță normală asupra persoanei.
Răspunsul corect este A.
2. Un bloc cu o masă de 20 de grame se mișcă cu o viteză constantă pe o suprafață orizontală rugoasă dacă asupra blocului acționează o forță externă de 2 N. Determinați magnitudinea forței de frecare la care este supus blocul.
A. 0.3 N
B. 1.4 N
C. 2.0 N
D. 3.6 N
Cunoscut:
Masă (m) = 20 grame
Forță (F) = 2 Newtoni
Cerință căutată: Magnitudinea forței de frecare resimțită de bloc.
soluţie:
Conform primei legi a mișcării a lui Newton, dacă un bloc se mișcă cu o viteză constantă, atunci blocul nu are accelerație. Blocul se mișcă cu o viteză constantă și nu există accelerație dacă:
– Mărimea forței de frecare (Ffric ) este aceeași cu mărimea forței externe (F)
– Forța de frecare (Ffric ) are direcție opusă forței externe (F)
Aplică prima lege a mișcării a lui Newton:
∑ F = 0
F – F fric = 0
F = F fric
F fric = 2 Newtoni
Raspunsul corect este C.
3. Un plan înclinat neted cu lungimea de 0.6 m și înălțimea de 0.4 m. Un bloc cu greutatea de 1350 N se va mișca în sus folosind planul înclinat. Determinați magnitudinea forței necesare pentru a mișca blocul.
A. 100 N
B. 300 N
C. 600 N
D. 900 N
Cunoscut:
Greutatea blocului (w) = 1350 newtoni
hip = 0.6 m
opoziție = 0.4 m
Se caută: Forța minimă
soluţie:
hip = ac = 0.6 m
opp = bc = 0.4 m
Sin θ = bc / ac = 0.4 / 0.6 = 4/6 = 2/3
Conform primei legi a mișcării a lui Newton, blocul începe să se miște în sus, atunci forța externă (F) este cel puțin aceeași cu componenta orizontală a greutății (wx ).
∑ F = 0
F – w x = 0
F = w x
Dacă F = wx , atunci obiectul începe să se miște în sus cu viteză constantă.
w x = w sin θ = (1350)(2/3) = (2)(450) = 900 Newtoni
Raspunsul corect este D.
4. Trei forțe, F1 = 22 N, F2 = 18 N și F3 = 40 N, acționează asupra unui bloc. Care figură descrie prima lege a lui Newton?
soluţie:
Prima lege a lui Newton: Forța netă (ΣF) = 0.
A. F1 + F2 – F3 = 22 N + 18 N – 40 N = 40 N – 40 N = 0
B. F₂ + F₃ – F₁ = 18 N + 40 N – 22 N = 58 N – 22 N = 36 N (spre dreapta)
C. F₂ + F₃ – F₁ = 18 N + 40 N – 22 N = 58 N – 22 N = 36 N (spre dreapta)
D. F1 + F3 – F2 = 22 N + 40 N – 18 N = 62 N – 18 N = 44 N (spre stânga)
