Физика

1. Масса объекта = 2 кг, ускорение свободного падения = 9.8 м/с² ^, коэффициент статического трения = 0.2, коэффициент кинетического трения = 0.1. Объект находится в состоянии покоя или ускоряется? Если объект ускоряется, найдите (а) результирующую силу (б) величину и направление ускорения ящика!

Решение

Известно:

Масса (м) = 2 кг

Ускорение свободного падения (g) = 9.8 м/ ^с²

Коэффициент статического трения ( мкс ₎ = 0.2

Коэффициент кинетического трения ( μk ₎ = 0.1

Вес (w) = мг = (2)(9.8) = 19.6 Ньютонов

Горизонтальная составляющая веса ( w _x ) = w sin 30 ^° = (19.6)(0.5) = 9.8 Ньютонов

Вертикальная составляющая веса (w _y ) = w cos 30 ^° = (19.6)(0.5√3) = 9.8√3 Ньютонов

Нормальная сила (Н) = w _y = 9.8√3 Ньютонов

Сила статического трения (f _s ) = (0.2)(9.8√3) = 1.96√3 Ньютона = 3.39 Ньютона

Сила кинетического трения (f _k ) = (0.1)(9.8√3) = 0.98√3 Ньютона = 1.69 Ньютона

решение:

Объект находится в состоянии покоя, если w _x < f _s , и движется вниз, если w _x > f _s.

w _x = 9.8 Ньютонов и f _s = 3.39 Ньютонов.

(а) результирующая сила

∑ F = w _x – f _k = 9.8 – 1.69 = 8.11 Ньютонов

(б) величина и направление ускорения

∑ F = ma

8.11 = (2) а

a = 4.05

Величина ускорения = 4.05 м/с² ^, направление ускорения = вниз.

2. Масса объекта = 4 кг, ускорение свободного падения = 9,8 м/с² ^. Коэффициент кинетического трения = 0.2, коэффициент статического трения = 0.4. Величина силы F = 40 Ньютонов. Объект находится в состоянии покоя или скользит вниз? Если объект скользит вниз, найдите (а) результирующую силу (б) величину и направление ускорения!

Решение

Известно:

Масса (м) = 4 кг

Ускорение свободного падения (g) = 9.8 м/ ^с²

Коэффициент статического трения ( мкс ₎ = 0.4

Коэффициент кинетического трения ( μk ₎ = 0.2

Вес (w) = мг = (4)(9.8) = 39.2 Ньютона

Горизонтальная составляющая веса (w _x ) = w sin 30 ^° = (39.2)(0.5) = 19.6 Ньютонов

Вертикальная составляющая веса (w _y ) = w cos 30 ^° = (392)(0..5√3) = 19.6√3 Ньютонов

Нормальная сила (Н) = w _y = 19.6√3 Ньютонов = 33.95 Ньютонов

сила статического трения (f _s ) = μ _s N = (0,4)(33.95) = 13.58 Ньютонов

Сила кинетического трения (f _k ) = μ _k N = (0.2)(33.95) = 6.79 Ньютонов

F = 40 Ньютон

решение:

Объект скользит вниз, если F < w _x + f _s . Объект скользит вверх, если F > w _x + f _s.

F = 40 Ньютонов, w _x = 19.6 Ньютонов и f _s = 13.58 Ньютонов.

F больше, чем w _x + f _s, поэтому объект скользит вверх.

(а) Результирующая сила

∑ F = F – w _x – f _k = 40 – 19.6 – 6.79 = 13.61 Ньютонов

(б) Величина и направление ускорения

∑ F = ma

6.4 = (4) а

a = 1.6

Величина ускорения составляет 1.6 м/с² ^, а направление ускорения — вверх.

[wpdm_package id = '481 ′]

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

Читать далее

1. Масса ящика = 2 кг, ускорение свободного падения = 9.8 м/с² ^{. Найдите (а) результирующую силу, которая ускоряет ящик вниз, (б) величину} ускорения ящика.

Решение

Известно:

Масса (м) = 2 кг

Ускорение свободного падения (g) = 9.8 м/ ^с²

Вес (w) = мг = (2)(9.8) = 19.6 Ньютонов

w _x = w sin 30 = (19.6)(0.5) = 9.8 Ньютонов

w _y = w cos 30 = (19.6)(0.5√3) = 9.8√3 Ньютонов

решение:

(а) Результирующая сила , которая ускоряет ящик.

Наклонная плоскость гладкая, поэтому сила трения отсутствует. Единственная сила, действующая на объект, — это w _x.

∑ F = w _x

∑ F = 9.8 Ньютона

(б) величина ускорения

∑ F = ma

9.8 = (2) а

а = 9.8/2

а = 4.9 м/ ^с²

Величина ускорения составляет 4.9 м/с² ^, направление ускорения — вниз.

2. Наклонная плоскость гладкая, поэтому сила трения отсутствует . Масса объекта составляет 3 кг, ускорение свободного падения — 9.8 м/с² ^. Определите величину силы F, если (а) объект находится в состоянии покоя; (б) объект движется вниз с постоянным ускорением 2 м/с²; ⁽ в) объект движется вверх с постоянным ускорением 2 м/ ^с².

Решение

Известно:

Масса (м) = 3 кг

Ускорение свободного падения (g) = 9.8 м/ ^с²

Вес (w) = мг = (3)(9.8) = 29.4 Ньютона

w _x = w sin 30 = (29.4)(0.5) = 14.7 Ньютонов

w _y = w cos 30 = (29.4)(0.5√3) = 14.7√3 Ньютонов

решение:

(а) Величина силы F, если объект находится в состоянии покоя.

Первый закон движения Ньютона гласит, что если объект находится в состоянии покоя, то результирующая сила, действующая на него, равна нулю.

∑ F = 0

F – w _x = 0

F = w _x

F = 14.7 Ньютон

(b) Величина силы F, если объект движется вниз с постоянной скоростью 2 м/с²^.

∑ F = ma

w _x – F = ma

14.7 – F = (3)(2)

14.7 – F = 6

F = 14.7– 6

F = 8.7 Ньютон

(c) Величина силы F, если объект движется вверх с постоянной скоростью 2 м/с²^.

∑ F = ma

F – w _x = ma

F – 14.7 = (3)(2)

F – 14.7 = 6

Ф = 14.7 + 6

F = 20.7 Ньютон

[wpdm_package id = '479 ′]

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

Читать далее

1. Масса ящика 1 составляет 2 кг, масса ящика 2 — 4 кг, ускорение свободного падения — 10 м/с² ^{, величина силы F — 40 Ньютонов. Коэффициент кинетического трения между ящиком 1 и полом равен 0.2, а коэффициент кинетического трения между ящиком 2 и полом — 0.3. Найдите (а) величину и направление} ускорения ящика; (б) величину силы, действующей со стороны ящика 1 на ящик 2 (F = ₁₂ ), и величину силы, действующей со стороны ящика 2 на ящик 1 (F _{= 21} ).

Решение

Известно:

Масса ящика 1 (м² ₎ = 2 кг

Масса ящика 2 (м² ₎ = 4 кг

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

Сила F = 40 Ньютонов.

Коэффициент кинетического трения между ящиком 1 и полом ( μk1 ₎ = 0.2

Коэффициент кинетического трения между ящиком 2 и полом ( μk2 ₎ = 0.3

Вес ящика 1 (w ₁ ) = m _{1 g = (2)} ( 10) = 20 Ньютонов

Вес ящика 2 (w ₂ ) = m ₂ g = (4)(10) = 40 Ньютонов

Нормальная сила, действующая на ящик 1 (Н ₁ ) = w ₁ = 20 Ньютонов

Нормальная сила, действующая на ящик 2 (Н² ₎ = w² ₌ 40 Ньютонов

Сила кинетического трения, действующая на ящик 1 (f _k1 ) = ( μ _k1 )(N ₁ ) = (0.2)(20) = 4 Ньютонов

Сила кинетического трения, действующая на ящик 2 (f _k2 ) = ( μ _k1 )(N ₂ ) = (0.3)(40) = 12 Ньютонов

решение:

(а) Величина и направление ускорения ящика.

ΣF = ma

F – f _k1 – f _k2 = (m ₁ + m ₂ ) a

40 – 4 – 12 = (2 + 4) а

24 = 6 а

а = 24/6

а = 4 м/ ^с²

Направление ускорения равно направлению результирующей силы = вправо.

(b) Величина силы, действующей со стороны ящика 1 на ящик 2 (F ₁₂ ), и величина силы, действующей со стороны ящика 2 на ящик 1 (F ₂₁ ).

Вычислите величину F ₁₂ :

ΣF = ma

F ₁₂ – f _k2 = (m ₂ ) a

F ₁₂ – 12 = (4)(4)

F ₁₂ – 12 = 16

F ₁₂ = 16 + 12

F² = ₂₈ Ньютонов

F ₁₂ и F ₂₁ — это силы действия и противодействия, действующие на разные объекты. Силы F ₁₂ и F ₂₁ имеют одинаковую величину и противоположное направление.

F ₁₂ = 28 Ньютонов = F ₂₁ = 28 Ньютонов.

2. Масса ящика 1 составляет 2 кг, масса ящика 2 — 4 кг, ускорение свободного падения — 10 м/с² ^, сила F — 40 Н. Коэффициент кинетического трения между ящиком 1 и полом равен 0.2, а коэффициент кинетического трения между ящиком 2 и полом — 0.3. Определите (а) величину и направление ускорения; (б) натяжение троса, соединяющего ящики. Массой троса пренебречь.

Известно:

Масса ящика 1 (м² ₎ = 2 кг

Масса ящика 2 (м² ₎ = 4 кг

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

Сила F = 40 Ньютонов.

Коэффициент кинетического трения между ящиком 1 и полом равен 0.2 ( μk1 ) ₌ 0.2

Коэффициент кинетического трения между ящиком 2 и полом равен 0.2 ( μk2 ) ₌ 0.3

Вес ящика 1 (w ₁ ) = m ₁ g = (2)(10) = 20 Ньютонов

Вес ящика 2 (w ₂ ) = m ₂ g = (4)(10) = 40 Ньютонов

Нормальная сила, действующая на ящик 1 (Н² ₎ = w² ₌ 20 Ньютонов

Нормальная сила, действующая на ящик 2 (Н² ₎ = w² ₌ 40 Ньютонов

Сила кинетического трения, действующая на ящик 1 (f _k1 ) = ( μ _k1 )(N ₁ ) = (0.2)(20) = 4 Ньютонов

Сила кинетического трения, действующая на ящик 2 (f _k2 ) = ( μ _k1 )(N ₂ ) = (0.3)(40) = 12 Ньютонов

решение:

(а) величина и направление ускорения

ΣF = ma

F – f _k1 – f _k2 = (m ₁ + m ₂ ) a

40 – 4 – 12 = (2 + 4) а

24 = 6 а

а = 24/6

а = 4 м/ ^с²

Величина ускорения равна 4 м/с² ^, направление ускорения совпадает с направлением результирующей силы — вправо.

(б) Натяжение в шнуре

На ящик 1 в горизонтальном направлении действуют силы натяжения 1 (T ₁ ), направленные вправо, и сила кинетического трения 1 (f _k1 ), направленная влево. Применим второй закон Ньютона:

ΣF = ma

T ₁ – f _k1 = m ₁ a

Т ₁ – 4 = (2)(4)

Т ₁ – 4 = 8

T ₁ = 8 + 4 = 12 Ньютонов

На ящик 2 в горизонтальном направлении действуют силы натяжения 2 (T ₂ ), направленные влево, и сила кинетического трения 2 (f _k2 ), направленная вправо. Применим второй закон Ньютона :

ΣF = ma

F – T ₂ – f _k2 = m ₂ a

40 – T ₂ – 12 = (4)(4)

28 – T ₂ = 16

T ₂ = 28 – 16 = 12 Ньютонов

Натяжение в тросе, соединяющем коробки, равно T ₁ = T ₂ = T = 12 Ньютонов.

[wpdm_package id = '493 ′]

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 с учетом силы трения.
7. Движение по наклонной плоскости без силы трения.
8. Движение по шероховатой наклонной плоскости с силой трения.
9. Движение в лифте
10. Движение тел, соединенных тросами и блоками.
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

Читать далее

1. Масса объекта 1 равна 2 кг, масса объекта 2 равна 4 кг, ускорение свободного падения равно 10 м/с² ^, величина силы F равна 12 Ньютонам. Определите величину и направление ускорения объектов.

Известно:

m ₁ = 2 кг, m ₂ = 4 кг, g = 10 м/с² ^, F = 12 Ньютона

Требуется :

решение:

Σ F = ma

F = (m ₁ + m ₂ ) a

12 = (2 + 4) а

12 = 6 а

а = 12/6

а = 2 м/ ^с²

Величина ускорения равна 2 м/с² ^, направление ускорения совпадает с направлением результирующей силы — вправо.

2. Масса объекта 1 равна 2 кг, масса объекта 2 равна 4 кг, ускорение свободного падения равно 10 м/с² ^, величина силы F равна 24 Н. Определите величину и направление ускорения.

Известно:

m ₁ = 2 кг, m ₂ = 4 кг, g = 10 м/с² ^, F = 24 Ньютона

Требуется: ускорение (а)

решение:

Σ F = ma

F = (m ₁ + m ₂ ) a

24 = (2 + 4) а

24 = 6 а

а = 24/6

а = 4 м/ ^с²

Направление ускорения равно направлению результирующей силы = вправо.

[wpdm_package id = '474 ′]

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

Читать далее

Решены задачи по законам движения Ньютона – Сила статического и кинетического трения.

1. Объект покоится на горизонтальном полу. Коэффициент статического трения равен 0.4 , а ускорение свободного падения — 9.8 м/с² ^. Определите (а) максимальную силу статического трения (б) минимальную силу F.

Решение

Известно:

Масса (m) = 1 кг

Коэффициент статического трения (μs ₎ = 0.4

Ускорение свободного падения (g) = 9.8 м/ ^с²

Вес (w) = мг = (1 кг)(10 м/с² ⁾ = 10 кг м/с² ⁼ 10 Ньютонов

Нормальная сила (Н) = w = 10 Ньютонов

В розыске:

(a) Максимальная сила статического трения (b) Минимальная сила F

решение:

(а) Максимальная сила статического трения

f _s = μ _s N

f _s = (0.4)(9.8 Н) = 3.92 Ньютона

(б) Минимальная сила F

Если на объект действует сила F, но объект не движется, то должна действовать сила статического трения, создаваемая полом. Если объект начнет двигаться, и сила статического трения будет превышена, то должна действовать сила кинетического трения. Объект начнет двигаться, если F больше максимальной силы статического трения.

Таким образом, минимальная сила F равна максимальной силе статического трения = 3.92 Ньютона.

2. Ящик массой 1 кг тянется по горизонтальной поверхности силой F, поэтому ящик движется с постоянной скоростью. Если коэффициент кинетического трения равен 0.1, определите величину силы F! (g = 9.8 м/ ^с² )

Известно:

_{Коэффициент кинетического} трения ( μk ) = 0.1

Масса ящика (m) = 1 кг

Ускорение свободного падения (g) = 9.8 м/ ^с²

Вес (w) = мг = (1 кг)(9.8 м/с² ⁾ = 9.8 кг м/с² ⁼ 9.8 Ньютонов

Нормальная сила (Н) = w = 9.8 Ньютонов

Требуется : Ж

решение:

Первый закон Ньютона гласит, что если на объект не действует никакая результирующая сила, то любой объект продолжает двигаться по прямой линии в состоянии покоя или с постоянной скоростью.

Таким образом, если объект движется с постоянной скоростью , результирующая сила равна нулю ( ΣF = 0) . Сила F действует на объект в направлении вправо, так что сила кинетического трения действует на объект в направлении влево.

∑ F = 0

F – f _k = 0

F = f _k

Сила кинетического трения:

f _k = µ _k N = (0.1)(9.8 Н) = 0.98 Ньютонов

Объект движется с постоянной скоростью, F = f _k = 0.98 Ньютонов

3. Объект скользит вниз по наклонной плоскости с постоянной скоростью. Определите коэффициент кинетического трения ( _μk ) . g = 9.8 м/ ^с²

Решение

w = вес, w _x = горизонтальная составляющая веса, направленная вдоль наклонной плоскости, w _y = вертикальная составляющая веса, перпендикулярная наклонной плоскости, N = нормальная сила, f _k = сила кинетического трения.

Известно:

Масса (м) = 1 кг

Ускорение свободного падения (g) = 9.8 м/ ^с²

Вес (w) = мг = (1 кг)(9.8 м/с² ⁾ = 9.8 кг м/с² ⁼ 9.8 Ньютонов

w _x = w sin 30 ^o = (9.8 Н)(0.5) = 4.9 Ньютона

w _y = w cos 30 ^o = (9.8 Н)(0.5) √ 3 = 4.9 √ 3 Ньютона

Нормальная сила (Н) = w _y = 4.9 √ 3 Ньютонов

Требуется : коэффициент кинетического трения ( μk ₎

решение:

Объект скользит вниз по наклонной плоскости с постоянной скоростью, так что результирующая сила равна нулю.

∑ F = 0

w _x – f _k = 0

w _x = f _k

w _x = μ _k N

5 = μ _k ( 5 √ 3 )

μ _k = 5 / 5 √ 3

μ _k = 1 / √ 3

μ _k = 0.58

[wpdm_package id = '472 ′]

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 с учетом силы трения.
7. Движение по наклонной плоскости без силы трения.
8. Движение по шероховатой наклонной плоскости с силой трения.
9. Движение в лифте
10. Движение тел, соединенных тросами и блоками.
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

Читать далее

Решенные задачи по законам движения Ньютона – второй закон движения Ньютона 

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

Известно:

Масса (м) = 1 кг

Ускорение (а) = 5 м/ ^с²

Требуется : результирующая сила (∑F)

решение:

Для вычисления результирующей силы мы используем второй закон Ньютона.

∑ F = ma

∑ F = (1 кг)(5 м/с² ⁾ = 5 кг м/с² ⁼ 5 Ньютонов

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

Известно:

Масса (м) = 1 кг

Результирующая сила (∑F) = 2 Ньютона

Требуется : величина и направление ускорения (а)

решение:

a = ∑F / m

а = 2/1

а = 2 м/ ^с²

Направление ускорения равно направлению результирующей силы (∑F)

3. Масса объекта = 2 кг, F1 ₌ 5 Ньютонов, F2 ₌ 3 Ньютон. Величина и направление ускорения равны…

Известно:

Масса (м) = 2 кг

F² = ₅ Ньютонов

F² = ₃ Ньютонов

Требуется: величина и направление ускорения (а)

решение:

результирующая сила:

∑ F = F ₁ – F ₂ = 5 – 3 = 2 Ньютонов

Величина ускорения:

a = ∑F / m

а = 2/2

а = 1 м/ ^с²

Направление ускорения = направление результирующей силы = направление силы F ₁

4. Масса объекта = 2 кг, F1 ₌ 10 Ньютонов, F2 ₌ 1 Ньютон. Величина и направление ускорения равны…

Известно:

Масса (м) = 2 кг

F² = ₁ Ньютонов

F² = ₁₀ Ньютонов

F _1x = F ₁ cos 60 ^° = (10)(0.5) = 5 Ньютонов

Требуется : величина и направление ускорения (а)

решение:

Результирующая сила:

∑ F = F _1x – F ₂ = 5 – 1 = 4 Ньютона

Величина ускорения:

a = ∑F / m

а = 4/2

а = 2 м/ ^с²

Направление ускорения = направление результирующей силы = направление силы F _1x

5. F₁ ₌ 10 Ньютонов, F₂ ₌ 1 Ньютон, _m₁ = 1 кг, _m₂ = 2 кг. Величина и направление ускорения равны…

Известно:

Масса 1 (м² ₎ = 1 кг

Масса 2 (м² ₎ = 2 кг

F² = ₁₀ Ньютонов

F² = ₁ Ньютонов

Требуется : величина и направление ускорения (а)

решение:

Результирующая сила:

∑ F = F ₁ – F ₂ = 10 – 1 = 9 Ньютонов

Величина ускорения:

a = ∑F / (m ₁ + m ₂ )

а = 9 / (1 + 2)

а = 9/3

а = 3 м/ ^с²

Направление ускорения = направление результирующей силы = направление силы F ₁

6.

Блок массой 40 кг ускоряется силой 200 Н. Ускорение блока составляет 3 м/ с² ^. Определите 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/ ^с²

Требуется: сила трения (F _g )

решение:

Уравнение второго закона движения Ньютона

∑ F = ma

∑ F = 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.

∑ F = ma

F – F _g = ma

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 нормальную силу, действующую со стороны 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 (m _A ) = 100 грамм = 0.1 кг

Масса блока B (m _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 Ньютона

Требуется: 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 A (действующий на блок A)

w _B = вес блока B (действующий на блок B)

Н _А = нормальная сила, действующая со стороны блока В на блок А (действует на блок А)

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

Примените второй закон Ньютона к обоим блокам:

∑ F = ma

F – w _A – w _B + N _A – N _A ' = (m _A + m _B ) a

Силы действия и противодействия N _A и N _A ' имеют одинаковую величину, но противоположное направление, поэтому они исключаются из уравнения.

F – w _A – w _B = (m _A + m _B ) a

5 – 1 – 3 = (0.1 + 0.3) а

5 – 4 = (0.4) а

1 = (0.4) а

а = 1/0.4

а = 2.5 м/ ^с²

Примените второй закон движения Ньютона к блоку А:

∑ 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 _{Ньютона}

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 тяги (F _x ) = 2 Ньютона

Сила натяжения (F _T ) = 9 Ньютонов

Требуется: результирующая сила, действующая на объект.

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, обе направлены вертикально вниз: горизонтальная составляющая силы тяжести wx _и горизонтальная составляющая силы _Fx.

На объект действует результирующая сила.

F _T – w _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, поэтому объект ускоряется со скоростью 2 м/с² ^. Если тот же объект находится в состоянии покоя на шероховатой горизонтальной поверхности, так что сила трения, действующая на объект, 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/ ^с²

Ускорение (а) = 2 м/ ^с²

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

Требуется: значение ускорения 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

F – F _fric = ma

16 – 2 = 8 а

14 = 8 а

а = 14/8

а = 1.75 м/ ^с²

Ускорение объекта составляет 1.75 м/ ^с².

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 определите величину и направление силы, действующей со стороны 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 (F1 ₎ , равна 5.70 Ньютона.

Масса объекта (m) = 2.00 кг

Ускорение (а) = 2.00 м/ ^с²

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

решение:

Примените второй закон движения Ньютона:

∑ F = ma

F ₁ + F ₂ = ma

5.70 + F ₂ = (2)(2)

5.70 + F ₂ = 4

F ₂ = 4 – 5.70

F ₂ = – 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

Требуется: 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/с ²

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

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

(2) Книги на бумаге не падают, когда бумагу быстро тянут.

(3) При игре на скейтборде, когда нога отталкивает землю назад, скейтборд будет скользить вперед.

(4) Когда весла 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

Читать далее

Решены задачи по законам движения Ньютона – Нормальная сила 

1. На рисунке ниже изображен предмет, покоящийся на столе. Масса предмета составляет 1 кг. Ускорение свободного падения равно 9.8 м/с² ^. Определите нормальную силу, действующую на предмет со стороны стола.

Известно:

Масса (м) = 1 кг

Ускорение свободного падения (g) = 9.8 м/ ^с²

Вес (w) = мг = (1 кг)(9.8 м/с² ⁾ = 9.8 кг м/с² ⁼ 9.8 Ньютонов

Требуется: нормальная сила (Н)

решение:

Объект находится в состоянии покоя на столе, поэтому результирующая сила, действующая на него, равна нулю (первый или второй закон Ньютона). Вес объекта действует вертикально вниз, к центру Земли. Для уравновешивания силы тяжести на объект должна действовать другая сила . Объект покоится на столе, поэтому стол оказывает на него эту силу, направленную вверх. Сила, оказываемая столом, часто называется нормальной силой (Н). Нормальная означает перпендикулярная.

Выберите направление вверх в качестве положительного направления оси Y. Результирующая сила, действующая на объект, равна:

∑ Fy = 0

Н – в = 0

Н = w

Н = мг

Н = 9.8 Ньютонов

Нормальная сила, действующая на объект со стороны стола, составляет 9.8 Н, направленная вверх.

2. Два объекта покоятся на столе. Масса объекта 1 (m ₁ ) = 1 кг, масса объекта 2 (m ₂ ) = 2 кг, ускорение свободного падения (g) = 9.8 м/с² . Определите величину и направление нормальной силы, действующей со стороны m ² _на m ₁ , и нормальной силы, действующей со стороны стола на m ₂.

Решение

Известно:

Масса объекта 1 (m ₁ ) = 1 кг

Масса объекта 2 (m ₂ ) = 2 кг

Ускорение свободного падения (g) = 9.8 м/ ^с²

Вес объекта 1 (w ₁ ) = m ₁ g = (1)(9.8 м/с ² ) = 9.8 кг м/с ² = 9.8 Ньютонов

Вес объекта 2 (w ₂ ) = m ₂ g = (2)(9.8 м/с ² ) = 19.6 кг м/с ² = 19.6 Ньютонов

Требуются: N ₁ и N ₂

решение:

(а) Нормальная сила, действующая со стороны _m2 на _m1 ( _Н1 )

Н ₁ = w ₁ = 9.8 Ньютона

Направление вектора N₂ _— вверх.

(b) Нормальная сила, действующая со стороны стола на _м² ( _Н² )

Н² = w₁ ₊ w₂ ₌ 9.8 Ньютонов + 19.6 Ньютонов = 29.4 _{Ньютонов}

Направление вектора N₂ _— вверх.

3. Объект покоится на столе. Масса объекта составляет 2 кг, ускорение свободного падения — 9.8 м/с² ^. Величина силы F равна 10 Ньютонам. Найдите величину и направление нормальной силы, действующей со стороны стола на объект.

Решение

Известно:

Масса объекта (м) = 2 кг

Ускорение свободного падения (g) = 9.8 м/ ^с²

Вес (w) = мг = (2 кг)(9.8 м/с² ⁾ = 19.6 кг м/с² ⁼ 19.6 Ньютонов

Сила F (F) = 10 Ньютонов

Требуется : величина и направление нормальной силы (Н).

решение:

Направление нормальной силы — вверх.

Величина нормальной силы:

∑ F = 0

Н – Ф – в = 0

Н = Ф + в

N = 10 Ньютонов + 20 Ньютонов

Н = 30 Ньютонов

4. Объект покоится на столе. Масса объекта — 1 кг, ускорение свободного падения — 9,8 м/с² ^, сила F₁ _— 10 Н, а сила F₂ _— 20 Н. Определите величину и направление нормальной силы, действующей со стороны стола на объект. g = 9.8 м/ ^с²

Решение

Известно:

Масса (м) = 1 кг

Ускорение свободного падения (g) = 9.8 м/ ^с²

Вес (w) = мг = (1 кг)(9.8 м/с² ⁾ = 9.8 кг м/с² ⁼ 9.8 Ньютонов

F² = ₁₀ Ньютонов

F² = ₂₀ Ньютонов

Требуется: величина и направление нормальной силы (Н).

решение:

Нормальная сила действует вверх.

Величина нормальной силы:

∑ F = 0

Н – Ф ₂ – w + Ф ₁ = 0

N = F ₂ + w – F ₁

N = 20 Ньютонов + 9.8 Ньютонов – 10 Ньютонов

Н = 19.8 Ньютонов

5. Масса объекта (m) = 2 кг, ускорение свободного падения (g) = 9.8 м/с² ^, угол = 30 ^° . Найдите величину и направление нормальной силы, действующей на объект.

решение:

w — вес, wx _— горизонтальная составляющая веса, wy _— вертикальная составляющая веса, N — нормальная сила.

Известно:

масса (м) = 2 кг

Ускорение свободного падения (g) = 9.8 м/ ^с²

Вес (w) = мг = (2 кг)(9.8 м/с² ⁾ = 19.6 кг м/с² ⁼ 19.6 Ньютонов

w _x = w sin 60 ^o = (19.6 Н)(0.5) √ 3 = 9.8 √ 3 Ньютонов

w _y = w cos 60 = (19.6 Н)(0.5) = 9.8 Ньютонов

Требуется: нормальная сила (Н)

решение:

∑ F = 0

N – w _y = 0

N = w _y

Н = 9.8 Ньютонов

[wpdm_package id = '467 ′]

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

Читать далее

Решены задачи из области законов движения Ньютона – масса и вес.

1. Вес массы 1 кг на поверхности Земли равен… g = 9.8 м/ ^с²

Известно:

Масса (м) = 1 кг

Ускорение свободного падения на поверхности Земли (g) = 9.8 м/ ^с²

Требуется: вес (w)

решение:

w = мг

m = масса (единица измерения массы в системе СИ — килограмм, кг)

g = ускорение свободного падения (единица измерения g в системе СИ — м/с² ⁾.

w = вес (единица измерения w в системе СИ — кг·м/с² ^или Ньютон)

Вес:

w = (1 кг)(9.8 м/с² ⁾ = 9.8 кг м/с² ⁼ 9.8 Ньютонов

2.

(а) Нарисуйте силу тяжести (вес) , действующую на объект, когда объект находится в состоянии покоя на столе, как показано на рисунке (а).

(b) Изобразите силу тяжести (вес) и ее составляющие, действующие на объект, скользящий вниз по наклонной плоскости , как показано на рисунке (b).

Решение

Сила тяжести направлена ​​вниз, к центру Земли.

w _x = горизонтальная составляющая веса, а w _y = вертикальная составляющая веса.

3. Масса ящика составляет 1 кг, а ускорение свободного падения — 9.8 м/с² ^. Найдите (а) вес, (б) горизонтальную и вертикальную составляющие веса.

Решение

Вес: w = mg = (1 кг)(9.8 м/с² ⁾ = 9.8 кг м/с² ⁼ 9.8 Ньютонов

Горизонтальная составляющая веса:

w _x = w sin 30 ^o = (9,8 Н)(0,5) = 4.9 Ньютона

Вертикальная составляющая веса:

w _y = w cos 30 ^o = (9.8 Н)(0.5√3) = 4.9√3 Ньютона

[wpdm_package id = '458 ′]

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

Читать далее

Решенные задачи по линейному движению – движение вверх и вниз в свободном падении

1. Человек подбрасывает мяч вверх с начальной скоростью 20 м/с. Рассчитайте, на какую высоту он поднимется. Пренебрегите сопротивлением воды. Ускорение свободного падения (g) = 10 м/ ^с².

Решение

Для описания движения с постоянным ускорением мы используем одно из этих кинематических уравнений , как показано ниже.

v _t = v _o + at

s = v _o t + ½ at ²

v _t ² = v _o ² + 2 as

Известно:

Мы выбираем направление вверх как положительное, а направление вниз как отрицательное.

Начальная скорость (v _o ) = 20 м/с (положительная, направлена ​​вверх)

Ускорение свободного падения (g) = – 10 м/с² ⁽ отрицательное значение, направленное вниз).

Конечная скорость (v _t ) = 0 (ее скорость в наивысшей точке на мгновение равна нулю).

Требуется: максимальная высота (h)

решение:

v _t ² = v _o ² + 2 gh

0 = (20 ² ) + 2(-10) ч

0 = 400 – 20 ч

400 = 20 ч

h = 400 / 20 = 40 / 2 = 20 метров

2. Человек, стоя на краю обрыва, бросает камень вверх со скоростью 20 м/с, так что камень падает у подножия обрыва, расположенного на высоте 100 метров ниже.

(а) Сколько времени потребуется мячу, чтобы достичь подножия скалы? (б) Конечная скорость непосредственно перед ударом камня о землю. Ускорение свободного падения (g) = 10 м/с² ^. Пренебречь сопротивлением воды.

Известно:

Мы выбираем направление вверх как положительное, а направление вниз как отрицательное.

Высота (h) = -100 метров (отрицательное значение, поскольку конечное положение ниже начального).

Начальная скорость (v _o ) = 20 м/с (положительная, направлена ​​вверх)

Ускорение свободного падения (g) = -10 м/с² ⁽ отрицательное значение, направленное вниз)

В розыске:

(а) Время в воздухе или временной интервал (t)

(b) Конечная скорость (v _t )

решение:

(а) Временной интервал (t)

Известно:

Высота (h) = -100 метров (отрицательное значение, поскольку конечное положение ниже начального).

Начальная скорость (v _o ) = 20 м/с (положительная, направлена ​​вверх), ускорение свободного падения (g) = -10 м/с² ⁽ отрицательная, направлена ​​вниз).

h = v _o t + ½ gt ²

-100 = (20) t + ½ (-10) t ²

-100 = 20 т – 5 т ²

-5 t ² + 20 t + 100 = 0

Мы используем формулу квадратного уравнения:

(б) Конечная скорость

v _t ² = v _o ² + 2 gh

v _t ² = (20 ² ) + 2 (-10)(-100)

v _t ² = 400 + 2000

v _t ² = 2400

v _t = 49 м/с

[wpdm_package id = '515 ′]

[wpdm_package id = '517 ′]

1. Расстояние и перемещение
2. Средняя скорость и средняя величина скорости
3. Постоянная скорость
4. Постоянное ускорение
5. Свободное падение
6. Движение вниз в свободном падении
7. Движение вверх и вниз в свободном падении

Читать далее

Решенные задачи линейного движения – движение вниз в свободном падении

1. Мяч брошен вертикально вниз с начальной скоростью 10 м/с и достигает земли через 2 секунды. Найдите конечную скорость непосредственно перед ударом мяча о землю. Ускорение свободного падения (g) = 10 м/с² ^. Пренебрегите сопротивлением воды.

Известно:

Начальная скорость (v _o ) = 10 м/с

Прошедшее время (t) = 2 секунды

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

Требуется: конечная скорость (v _t )

решение:

Ускорение 10 м/с² ^{означает} увеличение скорости на 10 м/с в секунду. Через 3 секунды скорость составит 30 м/с.

Конечная скорость = 10 м/с + 20 м/с = 30 м/с.

Кинематические уравнения движения при постоянном ускорении , как показано ниже:

v _t = v _o + at ………. 1

h = v _o t + ½ at ² ………. 2

v _т ² = v _о ² + 2 ах ………. 3

v _t = v _o + g t

v _t = 10 + (10)(2)

v _t = 10 + 20 = 30 м/с

Конечная скорость = v _t = 30 м/с

2. Камень брошен вертикально вниз с моста с начальной скоростью 5 м/с и достигает воды через 2 секунды. Рассчитайте высоту моста.

Известно:

Начальная скорость (v _o ) = 5 м/с

Прошедшее время (t) = 2 секунды

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

Требуется: высота моста (h)

решение:

h = v _o t + ½ gt ²

h = (5)(2) + ½ (10)(2) ²

h = 10 + (5)(4)

ч = 10 + 20

h = 30 метров

3. Мяч брошен вертикально вниз с начальной скоростью 10 м/с с высоты 80 метров. Найдите (а) время в воздухе (б) конечную скорость непосредственно перед ударом мяча о землю.

Известно:

высота (h) = 80 метров

Начальная скорость (v _o ) = 10 м/с

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

В розыске:

(а) Временной интервал (t)

(b) Конечная скорость (v _t )

решение:

(а) Временной интервал (t)

Конечная скорость:

v _t ² = v _o ² + 2 gh

v _t ² = (10) ² + 2(10)(80) = 100 + 1600 = 1700

v _t = 41 м/с

Временной интервал (t):

v _t = v _o + g t

41 = 10 + (10)(t)

41 – 10 = 10 т

31 = 10 т

t = 31 / 10 = 3,1 секунд

(b) Конечная скорость (v _{t )}?

v _t = 41 м/с

[wpdm_package id = '513 ′]

[wpdm_package id = '517 ′]

1. Расстояние и перемещение
2. Средняя скорость и средняя величина скорости
3. Постоянная скорость
4. Постоянное ускорение
5. Свободное падение
6. Движение вниз в свободном падении
7. Движение вверх и вниз в свободном падении

Читать далее