Второй закон движения Ньютона – задачи и решения.

Решенные задачи по законам движения Ньютона – второй закон движения Ньютона 

1. Объект массой 1 кг, ускоряющийся с постоянной скоростью 5 м/с².²Оцените результирующую силу, необходимую для ускорения объекта.

Известно:

Масса (м) = 1 кг

Ускорение (а) = 5 м/с²

Требуются результирующая сила (∑F)

решение:

Для вычисления результирующей силы мы используем второй закон Ньютона.

ΣФ = но

ΣF = (1 кг)(5 м/с)²) = 5 кг м/с² = 5 Ньютон

2. Масса Масса объекта равна 1 кг, результирующая сила ∑F = 2 Ньютона. Определите величину и направление ускорения объекта…

Известно:

Масса (м) = 1 кг

Результирующая сила (∑F) = 2 Ньютона

Требуются Величина и направление ускорения (а)

решение:

a = ∑F / m

а = 2/1

a = 2 м / с²

Направление ускорения равно направлению результирующей силы (∑F)

3. Масса объекта = 2 кг, F₁ = 5 Ньютон, Ф₂ = 3 Ньютона. Величина и направление ускорения равны…

Известно:

Масса (м) = 2 кг

F₁ = 5 Ньютон

F₂ = 3 Ньютон

В розыске: Величина и направление ускорения (а)

решение:

результирующая сила:

ΣФ = Ф₁ - F₂ = 5 – 3 = 2 Ньютонов

Величина ускорения:

a = ∑F / m

а = 2/2

a = 1 м / с²

Направление ускорения = направление результирующей силы = направление силы F₁

4. Масса объекта = 2 кг, F₁ = 10 Ньютон, Ф₂ = 1 Ньютона. Величина и направление ускорения равны…

Известно:

Масса (м) = 2 кг

F₂ = 1 Ньютон

F₁ = 10 Ньютон

F_1x = Ф₁ потому что 60^o = (10)(0.5) = 5 Ньютонов

Требуются Величина и направление ускорения (а)

решение:

Результирующая сила:

ΣФ = Ф_1x - F₂ = 5 – 1 = 4 Ньютонов

Величина ускорения:

a = ∑F / m

а = 4/2

a = 2 м / с²

Направление ускорения = направление результирующей силы = направление силы F_1x

5. F₁ = 10 Ньютон, Ф₂ = 1 Ньютон, м₁ = 1 кг, м₂ = 2 кг. Величина и направление ускорения равны…

Известно:

Масса 1 (м₁) = 1 кг

Масса 2 (м₂) = 2 кг

F₁ = 10 Ньютон

F₂ = 1 Ньютон

Требуются Величина и направление ускорения (а)

решение:

Результирующая сила:

ΣФ = Ф₁ - F₂ = 10 – 1 = 9 Ньютонов

Величина ускорения:

a = ∑F / (m₁ + м₂)

а = 9 / (1 + 2)

а = 9/3

a = 3 м / с²

Направление ускорения = направление результирующей силы = направление силы F₁

6.

Блок массой 40 кг ускоряется силой 200 Н. Ускорение блока составляет 3 м/с.s²Определите величину силы трения, действующей на блок.

A. 15 N

B. 40 N

C. 43 N

D. 80 N

Известно:

Масса (м) = 40 кг

Усилие (F) = 200 Н

Ускорение (а) = 3 м/с²²

Разыскивается: Сила трения (F_g)

решение:

Уравнение Второй закон движения Ньютона

ΣФ = но

ΣF = результирующая сила, m = масса, a = ускорение

Направление силы F — вправо, направление силы трения — влево (направление силы трения противоположно направлению движения объекта).

Выберите направление вправо как положительное, а направление влево как отрицательное.

ΣФ = но

Ф – Ф_g = ма

200 - F_g = (40)(3)

200 - F_g = 120

F_g = 200 - 120

F_g = 80 Ньютон

Правильный ответ - Д.

7. Блок А массой 100 грамм помещают над блоком В массой 300 грамм, а затем блок В толкают вертикально вверх с силой 5 Н. Определите нормальная сила воздействие блока В на блок А.

A. 1 N

B. 1.25 N

C. 2 N

D. 3 N

Известно:

Сила (F) = 5 Ньютона

Масса блока А (м)_A) = 100 грамм = 0.1 кг

Масса блока B (м)_B) = 300 грамм = 0.3 кг

Ускорение свободного падения (g) = 10 м/с²

Вес блока А (w_A) = (0.1 кг)(10 м/с²) = 1 кг м/с² = 1 Ньютон

Вес блока B (w)_B) = (0.3 кг)(10 м/с²) = 3 кг м/с² = 3 Ньютон

В розыске: Нормальная сила, действующая со стороны блока B на блок A.

решение:

На оба блока действуют несколько сил, как показано на рисунке.

F = сила толчка (действующая на блок B)

w_A = вес блока А (действующий на блок А)

w_B = вес блока B (действие на блок B)

N_A = нормальная сила, действующая со стороны блока B на блок A (действует на блок A)

N_A' = нормальная сила, действующая со стороны блока А на блок В (действует на блок В)

Примените второй закон Ньютона к обоим блокам:

ΣФ = но

Ф – в_A - в_B + N_A - N_A' = (м_A + м_B) в

N_A и н_A«Это силы действия и противодействия, имеющие одинаковую величину, но противоположное направление, поэтому они исключаются из уравнения».

Ф – в_A - в_B = (м_A + м_B) в

5 – 1 – 3 = (0.1 + 0.3) а

5 – 4 = (0.4) а

1 = (0.4) а

а = 1/0.4

a = 2.5 м / с²

Примените второй закон движения Ньютона к блоку А:

ΣФ = но

N_A - в_A = м_A a

N_A – 1 = (0.1)(2.5)

N_A - 1 = 0.25

N_A = 1 + 0.25

N_A = 1.25 Ньютон

Правильный ответ - Б.

8. Объект весом 4 Н поддерживается тросом и блоком. На блок действует сила 2 Н, а один конец троса тянет сила 9 Н. Определите результирующую силу, действующую на объект X.

А. 3 Н вверх

В. 4 Н вниз

C. 9 Н вверх

Д. 9 Н вниз

Известно:

Вес X (w)_X) = 4 Ньютона

Сила натяжения (F)_x) = 2 Ньютона

Сила натяжения (F)_T) = 9 Ньютона

Разыскивается: На объект X действует результирующая сила.

решение:

Вертикально направленные силы, действующие на объект.

Величина силы натяжения одинакова во всех частях шнура. Следовательно, сила натяжения составляет 9 Н.

Силы, действующие вертикально вниз на объект.

На объект X действуют две силы, и обе направлены вертикально вниз, горизонтальная составляющая веса w._x и горизонтальная составляющая силы F_x.

На объект действует результирующая сила.

F_T - в_X - F_x = 9 – 4 – 2 = 9 – 6 = 3

Результирующая сила, действующая на объект X, составляет 3 Ньютона и направлена ​​вертикально вверх.

Правильный ответ А.

9. Объект, первоначально находящийся в состоянии покоя на гладкой горизонтальной поверхности. На объект действует сила 16 Н, в результате чего объект ускоряется со скоростью 2 м/с².²Если тот же объект находится в состоянии покоя на шероховатой горизонтальной поверхности, и сила трения, действующая на него, равна 2 Н, то определите ускорение объекта, если на него действует та же сила 16 Н.

А. 1.75 м/с²

В. 1.50 м/с²

С. 1.00 м/с²

Д. 0.88 м/с²

Известно:

Сила (F) = 16 Ньютонов = 16 кг·м/с²²

Ускорение (а) = 2 м/с²²

Сила трения (F_Фрич) = 2 Ньютона = 2 кг·м/с²

В розыске: Ускорение объекта?

решение:

Гладкая горизонтальная поверхность (без силы трения):

ΣФ = но

Ф = но

16 = (м) 2

м = 16/2

m = 8 кг

Масса объекта составляет 8 килограммов.

Шероховатая горизонтальная поверхность (присутствует сила трения):

ΣФ = но

Ф – Ф_Фрич = ма

16 – 2 = 8 а

14 = 8 а

а = 14/8

a = 1.75 м / с²

Ускорение объекта составляет 1.75 м/с².².

Правильный ответ А.

10. Том и Эндрю толкают предмет по гладкому полу. Том толкает предмет с силой 5.70 Н. Если масса предмета составляет 2.00 кг, а ускорение, действующее на предмет, равно 2.00 м/с², то...^-2Затем определите величину и направление силы, действующей на Тома.

А. 1.70 Н, и её направление противоположно силе, действующей со стороны Андрея.

B. 1.70 Н, и её направление совпадает с направлением силы, действующей со стороны Эндрю.

C. 2.30 Н, и её направление противоположно силе, действующей со стороны Эндрю.

D. 2.30 Н, и её направление совпадает с направлением силы, действующей со стороны Эндрю.

Известно:

Сила толчка, действующая со стороны Эндрю (F).₁) = 5.70 Ньютона

Масса объекта (m) = 2.00 кг

Ускорение (а) = 2.00 м/с²²

В розыске: Величина и направление силы, действующей со стороны Тома (F)₂)?

решение:

Примените второй закон движения Ньютона:

ΣФ = но

F₁ + F₂ = ма

5.70 + F₂ = (2)(2)

5.70 + F₂ = 4

F₂ = 4 - 5.70

F₂ = – 1.7 Ньютона

Знак минус указывает на то, что (F)₂) противоположно действию силы толчка, совершаемому Эндрю (F)₁).

Правильный ответ А.

11. Если масса блока одинакова, на каком рисунке показано наименьшее ускорение?

Решение

Результирующая сила А:

ΣF = 4 Н + 2 Н – 3 Н = 6 Н – 3 Н = 3 Ньютона, влево

Результирующая сила B:

ΣF = 2 Н + 3 Н – 4 Н = 5 Н – 4 Н = 1 Ньютонов, вправо

Результирующая сила C:

ΣF = 4 Н + 3 Н – 2 Н = 7 Н – 2 Н = 5 Ньютонов, вправо

Результирующая сила D:

ΣF = 3 Н + 4 Н + 2 Н = 9 Ньютонов, вправо

Уравнение второго закона Ньютона:

ΣF = ma

a = ΣF / m

a = ускорение, ΣF = результирующая сила, m = масса

Исходя из приведенной выше формулы, ускорение (а) прямо пропорционально результирующей силе (ΣF) и обратно пропорционально массе (m). Если масса объекта одинакова, то чем больше результирующая сила, тем больше ускорение, или чем меньше результирующая сила, тем меньше ускорение.
Исходя из приведенных выше расчетов, наименьшая результирующая сила равна 1 Ньютону, следовательно, и ускорение наименьшее.

Правильный ответ - Б.

12. На объект массой 20 кг действуют некоторые силы, как показано на рисунке ниже.

Определите ускорение объекта.

Известно:

Масса объекта (m) = 20 кг

Чистая сила (ΣF) = 25 Н + 30 Н – 15 Н = 40 Н

Разыскивается: Ускорение объекта

решение:

Ускорение объекта, рассчитанное с использованием уравнения второго закона Ньютона:

ΣF = ma

a = ΣF/м = 40 Н/20 кг = 2 Н/кг = 2 м/с²

13. Какое из приведенных ниже утверждений описывает третий закон Ньютона?

(1) Пассажиров оттолкнуло вперед, когда автобус резко затормозил.

(2) Вкниги на бумаге не падают когда бумагу быстро вытаскивают

(3) При катании на скейтборде, когда нога отталкивается от земли, скейтборд скользит вперед.

(4) ОМашины отталкиваются назад, лодки движутся вперед.

решение:

(1) Первый закон Ньютона

(2) Первый закон Ньютона

(3) Третий закон Ньютона

(4) Третий закон Ньютона

[wpdm_package id = '470 ′]

1. Масса и вес
2. Нормальная сила
3. Второй закон движения Ньютона
4. Сила трения
5. Движение по горизонтальной поверхности без силы трения.
6. Движение двух тел с одинаковым ускорением по шероховатой горизонтальной поверхности при наличии силы трения.
7. Движение по наклонной плоскости без силы трения.
8. Движение по шероховатой наклонной плоскости с учетом силы трения.
9. Движение в лифте
10. Движение тел обеспечивается с помощью тросов и блоков.
11. Два тела с одинаковой величиной ускорения
12. Округление пологой кривой – динамика кругового движения
13. Прохождение виражного поворота – динамика кругового движения
14. Равномерное движение по горизонтальной окружности
15. Центростремительная сила при равномерном круговом движении