Примеры задач по закону Ньютона

20 примеров законов Ньютона

Первый закон Ньютона

1. Если результирующая сила, действующая на объект, равна нулю, то...

(1) объект не будет ускоряться

(2) объекты всегда находятся в состоянии покоя

(3) изменение скорости объекта равно нулю

(4) невозможно, чтобы объект двигался по прямой линии с постоянной скоростью

Правда в том, что…

А. (1), (2) и (3)

B. (1) и (3) только

C. (2) и (4) только

D. (4) только

Е. (1), (2), (3) и (4)

Обсуждение

Правильный ответ:

(1) Объект не будет ускоряться

Результирующая сила вызывает ускорение объекта. Если результирующая сила равна нулю, объект не будет ускоряться.

(2) Объекты всегда находятся в состоянии покоя

Первый закон Ньютона гласит, что если результирующая сила, действующая на объект, равна нулю, то объект, находящийся в состоянии покоя, останется в состоянии покоя , а объект, движущийся с постоянной скоростью (равномерное прямолинейное движение), также останется движущимся с постоянной скоростью.

(3) Изменение скорости объекта равно нулю

Изменение скорости равно ускорению. Изменение скорости объекта равно нулю, то есть ускорение объекта равно нулю. Если ускорение равно нулю, то и результирующая сила, действующая на объект, равна нулю.

Правильный ответ — А.

Предметы в лифте

2. Когда Санди находится в неподвижном лифте, его вес составляет 500 Н. Ускорение свободного падения = 10 м/ ^с² . Когда лифт ускоряется, натяжение троса становится 750 Н. Таким образом, ускорение лифта равно…

А. 5,0 мс ^–2

Б. 7,5 мс ^–2

С. 10,0 мс ^–2

Д. 12,5 мс ^–2

Е. 15,0 мс ^–2

Обсуждение

Известно, что:

Кодовый вес (w) = 500 Ньютонов = 500 кг·мс⁻² ⁽ лифт в состоянии покоя)

Ускорение свободного падения (g) = 10 м/ ^с²

Масса пароля (м) = 500 / 10 = 50 кг

Натяжение троса (T) = 750 Н (ускорение лифта)

Массой лифта пренебрегают.

Вопрос: Ускорение лифта

Джаваб:

Лифт находится в состоянии покоя, ускорение отсутствует (a = 0). Сила, направленная вверх, положительна, сила, направленная вниз, отрицательна.

ΣF = ma

Т – w = 0

Т = w

T = 500 Ньютонов

Если лифт ускоряется вниз, сила натяжения в тросе становится меньше 500 Ньютонов. С другой стороны, если лифт ускоряется вверх, сила натяжения в тросе становится больше 500 Ньютонов.

Натяжение троса достигает 750 Н, что приводит к ускорению лифта вверх. Силы, направленные в ту же сторону, что и движение лифта, положительны, а силы, направленные в противоположную сторону, отрицательны.

Т – в = ма

750 – 500 = 50 а

250 = 50 а

а = 250/50

а = 5,0 мс ^–2

Правильный ответ — А.

3. Человек массой 60 кг находится в лифте, движущемся вниз с ускорением 3 м/ ^с² . Если ускорение свободного падения равно 10 м/ ^с² , то величина нормальной силы, действующей со стороны пола лифта на человека, равна...

A. 180 N

B. 200 N

C. 340 N

D. 420 N

В. 600 С

Обсуждение

Известно, что:

Масса (м) = 60 кг

Ускорение человека и лифта (а) = 3 м/ ^с²

Ускорение свободного падения (g) = 10 м/ ^с²

Гравитация (w) = mg = (60)(10) = 600 Ньютонов

Вопрос: нормальная сила (Н)

Джаваб:

На человека в лифте действуют две силы: сила тяжести (w) и нормальная сила, создаваемая полом лифта (N). Существуют три векторные величины: сила тяжести, нормальная сила и ускорение лифта, при этом сила тяжести направлена ​​вниз, нормальная сила — вверх, а ускорение лифта — вниз. Вектор, направленный вниз, имеет положительный знак, а вектор, направленный вверх, — отрицательный.

∑ F = ma

w – N = (60)(3)

600 – N = 180

N = 600 – 180

Н = 420 Ньютонов

Правильный ответ — D.

4. Реза массой 40 кг находится в лифте, движущемся вверх. Если сила, действующая на ноги Резы со стороны пола лифта, составляет 520 Н, а ускорение свободного падения равно 10 м/ ^с² , то ускорение лифта равно...

А. 1,0 мс ^-2

Б. 1,5 мс ^-2

C. 2,0 мс ^-2

Д. 2,5 мс ^-2

Е. 3,0 мс ^-2

Обсуждение

Известно, что:

Масса (м) = 40 кг

Нормальная сила (Н) = 520 Н

Ускорение свободного падения (g) = 10 м/ ^с²

Сила тяжести (w) = mg = (40)(10) = 400 Н

Вопрос: Ускорение лифта

Джаваб:

∑ F = ma

400 – 520 = (40)(a)

-120 = (40)(a)

а = -120/40

а = -3 м/ ^с²

Ускорение лифта составляет 3 м/с² ^. Отрицательный знак означает, что лифт движется вверх.

Правильный ответ — Е.

5. Человек массой 60 кг находится в лифте, движущемся вниз с ускорением 3 м/ ^с² . Какое давление оказывают ноги человека на пол лифта?

Обсуждение

Известно, что:

Масса человека (м) = 60 кг

Вес человека (w) = mg = (60 кг)(10 м/с² ⁾ = 600 кг м/с² ⁼ 600 Ньютонов

Ускорение лифта (а) = 3 м/с² , направлено вниз^.

Вопрос: Какое давление оказывают ноги человека на пол лифта?

Джаваб:

Лифт движется вниз с ускорением (а) 3 м/с² ^. Сила , действующая в том же направлении, что и движение лифта, положительна, сила, действующая в противоположном направлении, отрицательна.

w – N = ma

N = w – ma

N = 600 – (60)(3)

N = 600 – 180

Н = 420 Ньютонов

Это нормальная сила, которую пол лифта оказывает на человека. Человек неподвижен в лифте, поэтому величина нормальной силы равна кажущемуся весу человека. Кажущаяся сила равна давлению ног человека на пол.

Система шкивного троса для нагрузки

6. Два объекта А и В, каждый массой 6 кг и 2 кг, привязаны веревкой к шкиву, как показано на рисунке. Если пренебречь трением между веревкой и шкивом и g = 10 м/ ^с² , то натяжение в веревке равно...

A. 20 N

B. 24 N

C. 27 N

D. 30 N

В. 50 С

Обсуждение

Известно, что:

м _А = 6 кг, м _В = 2 кг, г = 10 м/с ²

w _A = m _A g = (6 кг)(10 м/с² ⁾ = 60 кг м/ ^с²

w _B = m _B g = (2 кг)(10 м/с² ⁾ = 20 кг м/ ^с²

Вопрос: Какова сила натяжения веревки (Т)?

Джаваб:

w _A > w _B , следовательно, система движется против часовой стрелки (m _A движется вниз, m _B движется вверх).

Перцепатан

ΣF = ma

w _A – w _B = (m _A + m _B ) a

60 – 20 = (6 + 2) а

40 = (8) а

а = 40 / 8 = 5 м/ ^с²

Натяжение каната 

m _А движется вниз

w _A – T _A = m _A a

60 – T _A = (6)(5)

60 – ТА ₌ 30

ТА = 60 – ₃₀

T ₂ = 30 Ньютона

m _B движется вверх

Т _Б – w _Б = м _Б а

Т _Б – 20 = (2)(5)

Т _Б – 20 = 10

T _B = 10 + 20

T ₁ = 30 Ньютона

Натяжение струны (T) = 30 Ньютона.

Правильный ответ — D.

7. Посмотрите на рисунок сбоку! Трением веревки и шкива пренебречь. Если масса А = 5 кг, g = 10 м/с² ^и А движется вниз с ускорением 2,5 м/с² ^, то какова масса В?

А. 0,5 кг

В. 1 кг

С. 1,5 кг

Д. 2 кг

Е. 3 кг

Обсуждение

Известно, что:

Масса А (m _A ) = 5 кг

Ускорение свободного падения (g) = 10 м/ ^с²

Ускорение А или ускорение системы (а) = 2,5 м/ ^с²

Вес A (w _A ) = (m _A )(г) = (5)(10) = 50 Ньютонов

Вопрос: какова масса B (m _B )?

Джаваб:

Следовательно, вес блока А смещается вниз, поэтому вес блока А (w _A ) становится больше веса блока В (w _B ).

Примените второй закон Ньютона:

ΣF = ma

w _A – w _B = (m _A + m _B ) a

50 – (m _B )(10) = (5 + m _B ) (2,5)

50 – 10 м _B = 12,5 + 2,5 м _B

50 – 12,5 = 2,5 м _B + 10 м _B

37,5 = 12,5 м _Б

м _В = 3 кг

Правильный ответ — Е.

8. Два объекта массой 2 кг и 3 кг связаны веревкой, а затем прикреплены к шкиву, масса которого не учитывается, как показано на рисунке.

Если величина ускорения свободного падения равна 10 м/ ^с² , то сила натяжения каната, действующая на систему, составляет...

A. 20 N

B. 24 N

C. 27 N

D. 30 N

В. 50 С

Обсуждение

Известно, что:

м ₁ = 2 кг, м ₂ = 3 кг, g = 10 м/ ^с²

w² ₌ (м² ₎ (г) = (2 кг)(10 м/с² ⁾ = 20 кг м/с² ^или 20 Ньютонов

w² ₌ (м² ₎ (г) = (3 кг)(10 м/с² ⁾ = 30 кг м/с² ^или 30 Ньютонов

Вопрос: Какова сила натяжения веревки (Т)?

Джаваб:

w ₂ > w ₁ , следовательно, система движется по часовой стрелке (m ₂ движется вниз, m ₁ движется вверх).

Перцепатан

ΣF = ma

w ₂ – w ₁ = (m ₁ + m ₂ ) a

30 – 20 = (2 + 3 ) а

10 = (5) а

а = 10 / 5 = 2 м/ ^с².

Натяжение каната 

m ₂ движется вниз

w ₂ – T ₂ = m ₂ a

30 – T ₂ = (3)(2)

30 – T ₂ = 6

Т ₂ = 30 – 6

T ₂ = 24 Ньютона

m ₁ движется вверх

Т ₁ – w ₁ = m ₁ a

Т ₁ – 20 = (2)(2)

Т ₁ – 20 = 4

T ₁ = 20 + 4

T ₁ = 24 Ньютона

Натяжение струны (T) = 24 Ньютона.

Правильный ответ — B.

9. Два блока соединены гладким шкивом, масса которого, как показано на рисунке, не учитывается. Масса A = m _A , масса B = m _B , и блок B падает с ускорением a. Если ускорение свободного падения равно g, то величина натяжения веревки в блоке B равна…

А. Т = м_B.a

Б. Т = м _А (а – г)

C. T = m _A (g – a)

D. T = m _B (a – g)

E. T = m _B (g – a)

Обсуждение

Плоская поверхность гладкая, поэтому отсутствует сила трения, препятствующая движению блока А. Сила, приводящая в движение систему блоков, равна весу блока В.

Рассчитайте ускорение системы:

Рассчитайте силу натяжения каната (Т):

Рассмотрим движение одного из объектов, например, объекта А. Объект А движется вправо.

Замените m _A в уравнении 1 на m _A в уравнении 2.

Правильный ответ — Е.

10. Блок массой 10 кг помещен на шероховатый пол, а затем тянется горизонтальной силой F. Если коэффициент статического трения равен μ_s = 0,5 и коэффициент кинетического трения μ_k = 0,3. Определите величину силы трения, когда блок вот-вот начнет двигаться. (g = 10 м/с²)²)
Обсуждение
Блок будет двигаться ровно в том случае, если величина силы натяжения равна величине максимальной силы статического трения. Статическое трение действует на объект (препятствует его движению), когда объект тянется, но еще не сдвинулся с места. Статическое трение достигает максимального значения, когда объект вот-вот начнет двигаться (объект еще не сдвинулся с места, он почти движется). Напротив, кинетическое трение действует на объект (препятствует его движению), когда объект уже движется.
Известно, что:
Вопрос: Максимальная сила статического трения (f)_s)?
Джаваб:
Если объект находится на плоской поверхности, как на рисунке, то величина нормальной силы равна весу объекта.
Нормальная сила (Н) = сила тяжести (w) = 100 Ньютонов
Формула максимальной силы статического трения:
Коэффициент кинетического трения в расчетах не используется.

11. Два блока соединены лёгкой верёвкой, на которую действует горизонтальная сила F = 20 Н (см. рисунок). Если g = 10 м/с²^-2 Коэффициент кинетического трения между блоком и поверхностью равен 0,1. Определите величину ускорения блока...
Обсуждение
Известно, что:
Вопрос: ускорение (а) блока?
Джаваб:
12. Блок А массой 2 кг и блок В массой 4 кг расположены, как показано на рисунке. Если коэффициент трения пола в 3 раза превышает коэффициент трения блока В, то блок А будет двигаться с ускорением 5 м/с².^-2Таким образом, отношение силы трения между блоком А и полом к ​​силе трения между блоками А и В составляет… g = 10 м/с²²
Обсуждение
Известно, что:
Вопрос:
Сравнение силы трения блока А и пола (f)_{s A}) с силой трения блоков А и В (f)_{s B})?
Джаваб:

13. Посмотрите на картинку сбоку! Масса каждого блока равна m.₁ = 2 кг и м₂ = 3 кг, и массой шкива пренебрегают. Если поверхность плоскости гладкая и g = 10 м/с².^-2Тогда ускорение системы составляет…
А. 0,5 мс^-2
Б. 2,0 мс^-2
С. 2,5 мс^-2
Д. 4,0 мс^-2
Е. 6,0 мс^-2
Обсуждение
Известно, что:
m₁ = 2 кг, м₂ = 3 кг, g = 10 мс^-2
w₂ = м₂ g = (3)(10) = 30 кг м/с² или 30 Ньютонов
Вопрос: Ускорение системы (а)?
Джаваб:
14. Объект массой m соединен веревкой, проходящей через гладкий шкив, как показано на рисунке. Если m₁ = 2 кг, м₂ = 3 кг и g = 10 мс^-2Тогда величина силы натяжения каната Т равна…
A. 10,2 N
B. 13,3 N
C. 15,5 N
D. 18,3 N
В. 24,0 С
Обсуждение
Известно, что:
m₁ = 2 кг, м₂ = 3 кг, g = 10 мс^-2
w₁ = (2)(10) = 20 Ньютонов
w₂ = (3)(10) = 30 Ньютонов
Вопрос: Какова величина силы натяжения, действующей на веревку (Т)?
Джаваб:
w₂ = 30 Ньютонов больше, чем w₁ = 20 Ньютонов, следовательно, м₂ спустись вниз, м₁ двигаться вверх.
Формула второго закона Ньютона:
Сила натяжения веревки?
В зависимости от направления движения системы или направления ускорения системы определяется направление силы тяжести m.₂ вниз, направление силы натяжения троса на м₂ наверх:
w₂ - Т₂ = м₂ a
30 - Т₂ = (3)(2)
30 - Т₂ = 6
T₂ = 30 - 6
T₂ = 24 Ньютон
Направление силы тяжести м₁ вниз, направление силы натяжения троса на м₁ наверх:
T₁ - в₁ = (м₁) (А)
T₁ – 20 = (2)(2)
T₁ - 20 = 4
T₁ = 4 + 20
T₁ = 24 Ньютон
Сила натяжения каната (T) = T₁ = Т₂ = 24 Ньютонов.

15. Два блока, каждый массой 4 кг, соединены веревкой и шкивом, как показано на рисунке. Поверхность и шкив гладкие. Если блок B тянуть горизонтальной силой 50 Н, то ускорение блока равно… (g = 10 м/с²)²)
А. 1,25 м/с²
В. 7,5 м/с²
С. 10 м/с²
Д. 12,5 м/с²
В. 15 м/с²
Обсуждение
Известно, что:
m_A = 4 кг, м_B = 4 кг, g = 10 м/с²²
w_A = (м_A)(г) = 4)(10) = 40 Ньютонов
F = 50 Ньютон
Вопрос: ускорение системы?
Джаваб:
Формула второго закона Ньютона:
Ускорение обоих блоков составляет 1,25 м/с².²Направление движения двух блоков совпадает с направлением растягивающей силы F.

16. Посмотрите на рисунок сбоку! Массы блоков равны m1 ₌ 6 кг и m2 ₌ 4 кг, а массой шкива пренебречь. Если поверхность плоскости гладкая и g = 10 м/с² ^, то ускорение системы равно…

А. 0,5 мс^-2
Б. 2,0 мс^-2
С. 2,5 мс^-2
Д. 4,0 мс^-2
Е. 5,0 мс^-2

Обсуждение
Известно, что:
m₁ = 6 кг, м₂ = 4 кг, g = 10 м/с²²
w₁ = м₁ g = (6 кг)(10 м/с²) = 60 кг м/с² или 60 Ньютонов
w₂ = м₂ g = (4 кг)(10 м/с²) = 40 кг м/с² или 40 Ньютонов
Вопрос: ускорение системы (а)?
Джаваб:

m₁находится на гладкой, плоской поверхности без трения, так что система приводится в движение гравитация блок 2.
Применять Второй закон Ньютона :
∑F = ma
w₂ = (м₁ + м₂) в
40 Н = (6 кг + 4 кг) а
40 Н = (10 кг) а
а = 40 Н/10 кг
a = 4 м / с²
Правильный ответ — D.

17. Два блока, каждый массой 2 кг, соединены веревкой и шкивом, как показано на рисунке. Поверхность и шкив гладкие. Если блок B тянуть горизонтальной силой 40 Н, то ускорение блока равно… (g = 10 м/ ^с² )

А. 5 м/с²
В. 7,5 м/с²
С. 10 м/с²
Д. 12,5 м/с²
В. 15 м/с²

Пембахасан:
Известно, что:
m_A = м_B = 2 кг, g = 10 м/с²²F = 40 Н
w_A = мг = (2)(10) = 20 Н
Вопрос: ускорение блока (а)?
Джаваб:
Поверхность блока гладкая, поэтому сила, влияющая на движение блока, составляет всего лишь... сила F и вес блока А.
Примените второй закон Ньютона:
∑F = ma
Ф – в_A = (м_A + м_B) в
40 – 20 = (2 + 2) а
20 = (4) а
а = 20/4
a = 5 м / с²
Правильный ответ — А.

Наклонная плоскость

18. Блок массой 2 кг находится на гладкой наклонной плоскости с углом наклона = 30°.^oтак что блок движется с постоянным ускорением. Если g = 10 м/с²^-2Тогда величина силы, перемещающей блок, равна...
A. 5 N
B. 6 N
C. 7 N
D. 8 N
В. 10 С
Обсуждение
Известно, что:
м = 2 кг, g = 10 м/с²², тета = 30^o
w = mg = (2)(10) = 20 кг м/с² = 20 Н
Вопрос: Какая сила перемещает блок?
Джаваб:

Сила, которая перемещает блок, равна w._x.
w_x = w sin тетa
w_x = (20 Н)(sin 30)^o)
w_x = (20 Н)(0,5)
w_x = 10 Н.
Сила, приводящая блок в движение, составляет 10 Ньютонов.
Правильный ответ — Е.

19. Два блока соединены лёгкой верёвкой, на которую действует горизонтальная сила F = 24 Н, g = 10 м/с².^-2 Поверхность пола скользкая. Величина ускорения блока, рассчитанная по второму закону Ньютона для каждого объекта, составляет...
Обсуждение
Известно, что:
m₁ = 2 кг, м₂ = 4 кг, F = 24 Н
Вопрос: Каково ускорение блока (а)?
Джаваб:
Величина ускорения блока составляет 4 м/с².².

20. В неподвижном лифте вес Санди составляет 500 Н. Ускорение свободного падения = 10 м/с².^-2Когда лифт ускоряется, натяжение троса достигает 750 Н. Таким образом, ускорение лифта составляет...
А. 5,0 мс^-2
Б. 7,5 мс^-2
С. 10,0 мс^-2
Д. 12,5 мс^-2
Е. 15,0 мс^-2
Обсуждение
Известно, что:
w = 500 Н, g = 10 м/с²²T = 750 Н
Вопрос: ускорение лифта (а)?
Джаваб:
Массовый ввод паролей:
w = мг
500 = м (10)
м = 500/10
m = 50 кг
Масса лифта неизвестна, поэтому общая масса лифта и его содержимого равна массе кода.
Согласно первому закону Ньютона, если лифт неподвижен, то результирующая сила равна 0.
Сила натяжения троса (T) в неподвижном состоянии лифта = 500 Н.
При ускорении лифта сила натяжения троса (T) становится равной 750 Н или увеличивается на 250 Н.

Ускорение лифта составляет 5 м/с².² и направление ускорения = направление движения лифта — вверх.

Источник вопроса:

Вопросы по физике для национального экзамена в старших классах средней школы/профессионального училища.