Probleme rezolvate în legile mișcării ale lui Newton – A doua lege a mișcării a lui Newton
1. Un obiect de 1 kg a fost accelerat cu o viteză constantă de 5 m/s² . Estimați forța netă necesară pentru a accelera obiectul.
Cunoscut:
Masa (m) = 1 kg
Accelerație (a) = 5 m/ s²
Forța netă dorită (∑F)
soluţie:
Folosim a doua lege a lui Newton pentru a obține forța netă.
∑ F = ma
∑ F = (1 kg)(5 m/s² ) = 5 kg m/s² = 5 newtoni
[irp]
2. Masa unui obiect = 1 kg, forța netă ∑F = 2 newtoni. Determinați magnitudinea și direcția accelerației obiectului….
Cunoscut:
Masa (m) = 1 kg
Forța netă (∑F) = 2 Newtoni
Cerut : Magnitudinea și direcția accelerației (a)
soluţie:
a = ∑F / m
a = 2/1
a = 2 m/ s²
Direcția accelerației = direcția forței nete (∑F)
[irp]
3. Masa obiectului = 2 kg, F1 = 5 newtoni, F2 = 3 Newton. Magnitudinea și direcția accelerației sunt…
Cunoscut:
Masa (m) = 2 kg
F1 = 5 Newtoni
F2 = 3 Newtoni
Cerut: Magnitudinea și direcția accelerației (a)
soluţie:
forță netă:
∑ F = F1 – F2 = 5 – 3 = 2 newtoni
Magnitudinea accelerației:
a = ∑F / m
a = 2/2
a = 1 m/ s²
Direcția accelerației = direcția forței nete = direcția lui F1
[irp]
4. Masa obiectului = 2 kg, F1 = 10 newtoni, F2 = 1 Newton. Magnitudinea și direcția accelerației sunt…
Cunoscut:
Masa (m) = 2 kg
F2 = 1 Newtoni
F1 = 10 Newtoni
F₁x = F₁ cos 60 o = (10)(0.5) = 5 newtoni
Cerut : Magnitudinea și direcția accelerației (a)
soluţie:
Forță netă:
∑ F = F 1x – F 2 = 5 – 1 = 4 newtoni
Magnitudinea accelerației:
a = ∑F / m
a = 4/2
a = 2 m/ s²
Direcția accelerației = direcția forței nete = direcția lui F 1x
[irp]
5. F1 = 10 newtoni, F2 = 1 Newton, m1 = 1 kg, m2 = 2 kg. Magnitudinea și direcția accelerației sunt…
Cunoscut:
Masa² (m² ) = 1 kg
Masa² (m² ) = 2 kg
F1 = 10 Newtoni
F2 = 1 Newtoni
Cerut : Magnitudinea și direcția accelerației (a)
soluţie:
Forța netă:
∑ F = F1 – F2 = 10 – 1 = 9 newtoni
Magnitudinea accelerației:
a = ∑F / ( m1 + m2 )
a = 9 / (1 + 2)
a = 9/3
a = 3 m/ s²
Direcția accelerației = direcția forței nete = direcția lui F1
[irp]
6.
Un bloc de 40 kg este accelerat cu o forță de 200 N. Accelerația blocului este de 3 m/ s² . Determinați magnitudinea forței de frecare la care este supus blocul.
A. 15 N
B. 40 N
C. 43 N
D. 80 N
Cunoscut:
Masa (m) = 40 kg
Forța (F) = 200 N
Accelerație (a) = 3 m/ s²
Cerut: Forța de frecare (F g )
soluţie:
Ecuația celei de -a doua legi a mișcării a lui Newton
∑ F = ma
∑ F = forța netă, m = masa, a = accelerația
Direcția forței F spre dreapta, direcția forței de frecare spre stânga (direcția forței de frecare este opusă direcției de mișcare a obiectului).
Alegeți dreapta ca pozitiv și stânga ca negativ.
∑ F = ma
F – F g = ma
200 – F g = (40)(3)
200 – F g = 120
Fg = 200 – 120
Fg = 80 Newtoni
Raspunsul corect este D.
7. Blocul A cu o masă de 100 de grame este plasat deasupra blocului B cu o masă de 300 de grame, iar apoi blocul B este împins vertical în sus cu o forță de 5 N. Determinați forța normală exercitată de blocul B asupra blocului A.
A. 1 N
B. 1.25 N
C. 2 N
D. 3 N
Cunoscut:
Forță (F) = 5 Newtoni
Masa blocului A (m² A ) = 100 grame = 0.1 kg
Masa blocului B (m² ) = 300 grame = 0.3 kg
Accelerația gravitațională (g) = 10 m/ s²
Greutatea blocului A (w A ) = (0.1 kg)(10 m/s² ) = 1 kg m/s² = 1 Newton
Greutatea blocului B (w B ) = (0.3 kg)(10 m/s² ) = 3 kg m/s² = 3 newtoni
Forța dorită: Forța normală exercitată de blocul B asupra blocului A
soluţie:
Există mai multe forțe care acționează asupra ambelor blocuri, așa cum se arată în figură.
F = forța de împingere (acționează asupra blocului B)
w A = greutatea blocului A (acționează asupra blocului A)
w B = greutatea blocului B (acționează asupra blocului B)
N A = forța normală exercitată de blocul B asupra blocului A (Acționează asupra blocului A)
N A ' = forța normală exercitată de blocul A asupra blocului B (Acționează asupra blocului B)
Aplicați a doua lege a mișcării a lui Newton pe ambele blocuri:
∑ F = ma
F – w A – w B + N A – N A ' = (m A + m B ) a
N A și N A ' sunt forțe de acțiune-reacțiune care au aceeași magnitudine, dar în direcții opuse, deci sunt eliminate din ecuație.
F – w A – w B = (m A + m B ) a
5 – 1 – 3 = (0.1 + 0.3)
5 – 4 = (0.4) a
1 = (0.4) a
a = 1/0.4
a = 2.5 m/ s²
Aplicați a doua lege a mișcării a lui Newton asupra blocului A:
∑ F = ma
N A – w A = m A a
N A – 1 = (0.1)(2.5)
NA – 1 = 0.25
NA = 1 + 0.25
NA = 1.25 newtoni
Raspunsul corect este B.
8. Un obiect cu greutatea de 4 N susținut de o frânghie și un scripete. O forță de 2 N acționează asupra blocului, iar un capăt al frânghiei este tras de o forță de 9 N. Determinați forța netă care acționează asupra obiectului X.
A. 3 N în sus
B. 4 N în jos
C. 9 N în sus
D. 9 N în jos
Cunoscut:
Greutatea lui X (l X ) = 4 Newtoni
Forța de tracțiune (F x ) = 2 Newtoni
Forța de tensiune (F T ) = 9 newtoni
Cerut: Forța netă acționează asupra obiectului
soluţie:
Forțe verticale ascendente care acționează asupra obiectului
Forța de tensiune are aceeași magnitudine în toate părțile cablului. Deci forța de tensiune este de 9 N.
Forțele verticale descendente care acționează asupra obiectului
Există două forțe care acționează asupra obiectului X și ambele forțe sunt verticale în jos, componenta orizontală a greutății wx și componenta orizontală a forței Fx.
Forța netă acționează asupra obiectului
F T – w X – F x = 9 – 4 – 2 = 9 – 6 = 3
Forța netă care acționează asupra obiectului X este de 3 newtoni, orientată vertical în sus.
Răspunsul corect este A.
9. Un obiect inițial în repaus pe o suprafață orizontală netedă. O forță de 16 N acționează asupra obiectului, astfel încât acesta accelerează cu 2 m/s² . Dacă același obiect este în repaus pe o suprafață orizontală rugoasă, astfel încât forța de frecare care acționează asupra obiectului este de 2 N, atunci determinați accelerația obiectului dacă aceeași forță de 16 N acționează asupra obiectului.
A. 1.75 m/ s²
B. 1.50 m/ s²
C. 1.00 m/ s²
D. 0.88 m/ s²
Cunoscut:
Forța (F) = 16 newtoni = 16 kg m/ s²
Accelerație (a) = 2 m/ s²
Forța de frecare (F fric ) = 2 newtoni = 2 kg m/ s²
Se caută: Accelerația obiectului?
soluţie:
Suprafață orizontală netedă (fără forță de frecare):
ΣF = ma
F = ma
16 = (m)2
m = 16 / 2
m = 8 kg
Masa obiectului este de 8 kilograme.
Suprafață orizontală rugoasă (există o forță de frecare):
ΣF = ma
F – F fric = ma
16 – 2 = 8 a
14 = 8 a
a = 14/8
a = 1.75 m/ s²
Accelerația obiectului este de 1.75 m/ s².
Răspunsul corect este A.
10. Tom și Andrew împing un obiect pe podeaua netedă. Tom împinge obiectul cu o forță de 5.70 N. Dacă masa obiectului este de 2.00 kg și accelerația experimentată de obiect este de 2.00 ms -2 , atunci determinați magnitudinea și direcția forței acționate de Tom.
A. 1.70 N și direcția sa este opusă forței acționate de Andre.w
B. 1.70 N și direcția sa este aceeași cu forța acționată de Andrew
C. 2.30 N și direcția sa este opusă forței acționate de Andrew.
D. 2.30 N și direcția sa este aceeași cu forța acționată de Andrew.
Cunoscut:
Forța de împingere exercitată de Andrew (F1 ) = 5.70 Newton
Masa obiectului (m) = 2.00 kg
Accelerație (a) = 2.00 m/ s²
Se caută: Magnitudinea și direcția forței exercitate de Tom (F2 )?
soluţie:
Aplică a doua lege a mișcării a lui Newton:
∑ F = ma
F1 + F2 = ma
5.70 + F² = (2)(2)
5.70 + F² = 4
F2 = 4 – 5.70
F2 = – 1.7 Newtoni
Semnul minus a indicat faptul că (F2 ) este opusul forței de împingere exercitate de Andrew (F1 ).
Răspunsul corect este A.
11. Dacă masa blocului este aceeași, care figură arată cea mai mică accelerație?
Soluţie
Forța netă A:
ΣF = 4 N + 2 N – 3 N = 6 N – 3 N = 3 Newtoni, spre stânga
Forța netă B:
ΣF = 2 N + 3 N – 4 N = 5 N – 4 N = 1 Newtoni, spre dreapta
Forța netă C:
ΣF = 4 N + 3 N – 2 N = 7 N – 2 N = 5 Newtoni, spre dreapta
Forța netă D:
ΣF = 3 N + 4 N + 2 N = 9 Newtoni, spre dreapta
Ecuația celei de-a doua legi a lui Newton:
ΣF = ma
a = ΣF / m
a = accelerație, ΣF = forță netă, m = masă
Pe baza formulei de mai sus, accelerația (a) este direct proporțională cu forța netă (ΣF) și invers proporțională cu masa (m). Dacă masa unui obiect este aceeași, cu cât forța rezultantă este mai mare, cu atât accelerația este mai mare sau, cu cât forța rezultantă este mai mică, cu atât accelerația este mai mică.
Pe baza calculului de mai sus, cea mai mică forță netă este de 1 Newton, deci și accelerația este cea mai mică.
Raspunsul corect este B.
[irp]
12. Asupra unui obiect cu masa de 20 kg acționează anumite forțe, așa cum se arată în figura de mai jos.
Determinați accelerația obiectului.
Cunoscut:
Masa obiectului (m) = 20 kg
Forța netă (ΣF) = 25 N + 30 N – 15 N = 40 N
Cerere: Accelerarea unui obiect
soluţie:
Accelerația obiectului calculată folosind ecuația celei de-a doua legi a lui Newton:
ΣF = ma
a = ΣF / m = 40 N / 20 kg = 2 N/kg = 2 m/s 2
[irp]
13. Care afirmație de mai jos descrie a treia lege a lui Newton?
(1) Pasagerii au împins înainte când autobuzul a frânat brusc
(2) Cărțile pe hârtie nu cad atunci când hârtia este trasă repede
(3) Când joci cu skateboard-ul, când piciorul împinge solul înapoi, skateboard-ul va aluneca înainte.
(4) Vâslele împinse înapoi, bărcile se deplasează înainte
soluţie:
(2) Prima lege a lui Newton
(3) A treia lege a lui Newton
(4) A treia lege a lui Newton
[wpdm_package id = '470 ′]
- Masă și greutate
- Forta normala
- A doua lege a mișcării lui Newton
- Forța de frecare
- Mișcare pe o suprafață orizontală fără forță de frecare
- Mișcarea a două corpuri cu aceeași accelerație pe o suprafață orizontală rugoasă sub influența forței de frecare
- Mișcarea pe planul înclinat fără forță de frecare
- Mișcarea pe planul înclinat grosier cu forța de frecare
- Mișcarea într-un lift
- Mișcarea corpurilor este legată de frânghii și scripeți
- Două corpuri cu aceeași accelerație
- Rotunjirea unei curbe plate – dinamica mișcării circulare
- Rotunjirea unei curbe înclinate – dinamica mișcării circulare
- Mișcare uniformă într-un cerc orizontal
- Forța centripetală în mișcarea circulară uniformă
