Exemple de întrebări și formule pentru forțele pe planuri înclinate
1. O forță orizontală constantă de 50 N acționează asupra unui bloc cu masa m = 5 kg. Blocul se mișcă în sus cu o viteză inițială v o = 4 m/s de-a lungul unui plan înclinat aproximativ cu un unghi de înclinare θ (tan θ = ¾). Coeficientul de frecare cinetică dintre bloc și suprafața planului înclinat este μ k = 0,2. Distanța parcursă de bloc înainte de a se opri definitiv este…
A. 10 m
B. 12 m
C. 15 m
D. 18 m
E. 22 m
w = gravitație
w x = componenta gravitației pe axa x
w y = componenta gravitației pe axa y
F = forță orizontală constantă
F x = componenta forței pe axa x
F y = componenta forței pe axa y
N = forță normală
fk = forța de frecare cinetică
w = mg = 5 (10) = 50 N
w x = w sin θ = 50 (3/5) = 30 N
w y = w cos θ = 50 (4/5) = 40 N
F = 50 N
F x = F cos θ = 50 (4/5) = 40 N
F y = F sin θ = 50 (3/5) = 30 N
N = wy + Fy = 40 + 30 = 70 N
f k = μ k N = 0,2 (70) = 14 N
Aplică a doua lege a lui Newton:
ΣF = ma
F x – w x – f k = ma
40-30-14 = 5 a.m.
-4 = 5 a
a = -4/5 m/ s²
Folosește formula GLBB pentru a calcula distanța parcursă de bloc înainte de oprire.
Se știe:
Viteza inițială (v o ) = 4 m/s
Decelerație (a) = -4/5 m/ s²
Viteza finală (vt ) = 0
Întrebare: Distanța parcursă (s)
Jawab:
v t² = v o² + 2 când
0 = 4² + 2 (-4/5) s
0 = 16 – 8/5 secunde
16 = 8/5 secunde
16 (5) = 8 secunde
80 = 8 s
s = 80/8
s = 10 metri
Răspunsul corect este A.
2. Un bloc se mișcă din repaus pe un plan înclinat lung. Prima secțiune a pantei este netedă, iar următoarea secțiune, până la bază, este rugoasă. După ce se mișcă o perioadă pe secțiunea rugoasă, blocul se oprește. În acest caz…
(1) lucrul total asupra blocului nu este egal cu zero
(2) lucrul mecanic efectuat de forța gravitațională are o valoare pozitivă
(3) lucrul mecanic efectuat de forța gravitațională este egal cu schimbarea energiei potențiale a blocului
(4) lucrul mecanic efectuat de forța de frecare nu este egal cu zero
Pembahasan
Asupra unui obiect acționează două forțe, și anume gravitația și frecarea.
Când un obiect trece peste un plan înclinat neted, asupra obiectului acționează doar forța gravitațională. Când un obiect trece peste un plan înclinat rugos, pe lângă forța gravitațională, asupra obiectului acționează și o forță de frecare.
1. Lucrul mecanic total asupra blocului nu este egal cu zero.
Dacă lucrul mecanic total este zero, atunci nu există deplasare. Blocul suferă o deplasare, deci lucrul mecanic total nu este zero.
Afirmația 1 este adevărată
2. Lucrul mecanic efectuat de forța gravitațională are o valoare pozitivă
Lucrul mecanic efectuat de forța gravitațională este pozitiv deoarece direcția forței gravitaționale (în jos) este aceeași cu direcția de deplasare a obiectului (în jos).
Afirmația 2 este adevărată
3. Lucrul mecanic efectuat de forța gravitațională este egal cu modificarea energiei potențiale gravitaționale a blocului, în acest caz lucrul mecanic pozitiv efectuat de forța gravitațională determină scăderea energiei potențiale gravitaționale a blocului.
Afirmația 3 este adevărată
4. Lucrul mecanic efectuat de frecare nu este zero deoarece obiectul suferă o deplasare și există o forță de frecare care acționează în timpul deplasării.
Afirmația 4 este adevărată
Mișcarea pe un plan înclinat neted
3. Un cub care alunecă pe un plan înclinat fără frecare va experimenta o accelerație constantă.
Deoarece
În absența frecării, accelerația unui obiect este egală cu accelerația gravitațională.
Pembahasan
Dacă nu există frecare, cubul alunecă în jos cu o accelerație constantă. În cădere liberă, un obiect cade cu o accelerație g, unde g este accelerația datorată gravitației.
Între timp, pe un plan înclinat, un obiect alunecă în jos cu o accelerație gx, unde valoarea lui gx este mai mică decât accelerația gravitațională. Valoarea lui gx depinde și de magnitudinea unghiului de înclinare.
Sursa întrebărilor
Întrebări de fizică SBMPTN
