4 príklady otázok týkajúcich sa dostredivej sily
1. Predmet s hmotnosťou 200 gramov je priviazaný k ľahkému lanu a potom sa horizontálne otáča konštantnou uhlovou rýchlosťou 5 rad s –1 , ako je znázornené na nasledujúcom obrázku. Ak je dĺžka lana l = 60 cm, potom veľkosť dostredivej sily pôsobiacej na predmet je…
A. 0,3 N
B. 0,6 N
C. 3 N
D. 6 N
V. 30 N
Diskusia
Je známe, že:
Hmotnosť predmetu (m) = 200 gramov = 200/1000 kg = 2/10 kg = 0,2 kg
Uhlová rýchlosť (ω) = 5 radiány/sekundu
Dĺžka lana = polomer (r) kruhovej dráhy = 60 cm = 60/100 metrov = 0,6 metra
Otázka: Veľkosť dostredivej sily pôsobiacej na objekt je….
Odpoveď:
Dostredivá sila je výsledná sila, ktorá spôsobuje, že objekt zažíva dostredivé zrýchlenie. Vzorec pre dostredivú silu je:
∑ F = ma s
∑ F = mv² / r = mω²r
Popis: ∑ F = dostredivá sila, m = hmotnosť telesa, v = tangenciálna rýchlosť, ω = uhlová rýchlosť, r = polomer kruhovej dráhy.
∑ F = m ω 2 r = (0,2)(5) 2 (0,6) = (0,2)(25)(0,6) = 3 Newtony
Správna odpoveď je C.
2. Študent točí kameňom priviazaným na konci šnúrky. Kameň sa otáča horizontálne, ako je znázornené vyššie. Ak sa rýchlosť otáčania kameňa zdvojnásobí, dostredivá sila sa stane...
A. 6-krát originál
B. ešte 5-krát
C. ešte raz
D. ešte 2-krát
E. 2-krát originál
Diskusia
Je známe, že:
Hmotnosť kameňa = m
Rýchlosť kameňa = v
Dĺžka lana = polomer = r
Otázka: Ak sa rýchlosť zdvojnásobí, dostredivá sila sa zmení na...
Odpoveď:
Ak sa rýchlosť zdvojnásobí, dostredivá sila sa zmení na:
Dostredivá sila sa stáva štvornásobkom pôvodnej sily.
Správna odpoveď je C.
3. Zákruta na rovnej ceste je navrhnutá tak, aby ju auto prešlo maximálnou rýchlosťou 10 ms –1 . Koeficient trenia medzi pneumatikami a vozovkou je 0,5 a polomer zakrivenia vozovky je R m. Potom hodnota R je…. (g = 10 ms –2 )
A. 7,5 metra
B. 8,0 metrov
C. 10 metrov
D. 15 metrov
V. 20 metrov
Diskusia
Je známe, že:
Rýchlosť (v) = 10 m/s
Koeficient trenia medzi pneumatikou a vozovkou (μs ) = 0,5
Zrýchlenie v dôsledku gravitácie (g) = 10 m/ s²
Otázka: Polomer zakrivenia vozovky (R metre)
Odpoveď:
Jedinou výslednou horizontálnou silou pôsobiacou na auto pri otáčaní je statické trenie . Vzorec pre statické trenie je:
4. Auto ide v zákrute v polohe M, ako je znázornené na obrázku nižšie.
Koeficient statického trenia medzi kolesami a vozovkou je 0,4 (tiažové zrýchlenie 10 m/s⁻² ) . Aby sa zabránilo vyjsť z koľaje, maximálna povolená rýchlosť je…
A. √10 ms-1
B. 2 √ 10 ms -1
C. 4 √ 10 ms -1
D. 5 √ 10 ms -1
E. 6 √ 10 ms -1
Diskusia
Je známe, že:
Statický koeficient trenia (μs ) = 0,4
Zrýchlenie v dôsledku gravitácie (g) = 10 m/ s²
Polomer zakrivenia (R) = 40 metrov
Otázka: maximálna rýchlosť (v)
Odpoveď:
Newtonov druhý zákon pohybu pri rovnomernom kruhovom pohybe
Informácie:
ΣF = dostredivá sila = výsledná sila = celková sila, m = hmotnosť telesa, a s = dostredivé zrýchlenie, v = lineárna rýchlosť, R = polomer zakrivenia
Dostredivá sila
Dostredivá sila je výsledná sila smerujúca do stredu kruhovej dráhy. Keď sa auto pohybuje v kruhu, jedinou silou smerujúcou do stredu je statické trenie, takže statické trenie je dostredivá sila.
Vzorec pre statickú treciu silu:
Informácie:
μ s = koeficient statického trenia, w = hmotnosť telesa, m = hmotnosť telesa, g = gravitačné zrýchlenie.
Vypočítajte maximálnu rýchlosť (v):
Správna odpoveď je C.
Zdroj otázky:
Otázky z fyziky na národnej skúške pre stredné školy/odborné gymnázium
