Príklady otázok k Newtonovmu zákonu

20 príkladov Newtonových zákonov

Newtonov prvý zákon

1. Ak je výsledná sila pôsobiaca na teleso rovná nule, potom...

(1) objekt nezrýchli

(2) objekty sú vždy v pokoji

(3) zmena rýchlosti objektu je nulová

(4) je nemožné, aby sa objekt pohyboval priamočiaro konštantnou rýchlosťou

Pravda je…

A. (1), (2) a (3)

B. Iba (1) a (3)

C. Iba (2) a (4)

Iba D. (4)

E. (1), (2), (3) a (4)

Diskusia

Správna odpoveď je:

(1) Objekt nebude zrýchľovať

Výsledná sila spôsobí, že objekt zrýchli. Ak je výsledná sila nulová, objekt nezrýchli.

(2) Objekty sú vždy v pokoji

Newtonov prvý zákon hovorí, že ak je výsledná sila pôsobiaca na objekt nulová, potom objekt, ktorý je v pokoji, zostane v pokoji a objekt, ktorý sa pohybuje konštantnou rýchlosťou (rovnomerný lineárny pohyb), sa bude naďalej pohybovať konštantnou rýchlosťou.

(3) Zmena rýchlosti objektu je nulová

Zmena rýchlosti = zrýchlenie. Zmena rýchlosti objektu je nulová, čo znamená, že zrýchlenie objektu je nulové. Ak je zrýchlenie nulové, potom je výsledná sila pôsobiaca na objekt nulová.

Správna odpoveď je A.

Predmety vo výťahu

2. Keď je Sandi v stojacom výťahu, jeho hmotnosť je 500 N. Tiažové zrýchlenie = 10 ms ^–2 . Keď výťah zrýchľuje, napätie v lane sa zvýši na 750 N. Zrýchlenie výťahu je teda…

A. 5,0 ms ^–2

B. 7,5 ms ^–2

C. 10,0 ms ^–2

D. 12,5 ms ^–2

E. 15,0 ms ^–2

Diskusia

Je známe, že:

Kódová hmotnosť (w) = 500 Newtonov = 500 kg ms ^–2 (výťah v pokoji)

Tiažové zrýchlenie (g) = 10 m s ^–2

Hmotnosť hesla (m) = 500 / 10 = 50 kg

Napätie lana (T) = 750 N (zrýchlenie výťahu)

Hmotnosť výťahu sa zanedbáva.

Otázka: Zrýchlenie výťahu

Odpoveď:

Výťah je v pokoji, nedochádza k žiadnemu zrýchleniu (a = 0). Sila pôsobiaca nahor je kladná, sila pôsobiaca nadol je záporná.

ΣF = ma

T – w = 0

T = w

T = 20 000 Newtonov

Ak výťah zrýchľuje smerom nadol, napínacia sila v lane sa zníži na menej ako 500 Newtonov. Na druhej strane, ak sa výťah zrýchľuje smerom nahor, napínacia sila v lane sa zvýši na viac ako 500 Newtonov.

Napätie v lane dosiahne 750 N, čo spôsobí, že výťah zrýchli smerom nahor. Sily pôsobiace v rovnakom smere ako pohyb výťahu sú kladné a sily pôsobiace v opačnom smere sú záporné.

T – w = ma

750 – 500 = 50 a

250 = 50 a

a = 250 / 50

a = 5,0 ms ^–2

Správna odpoveď je A.

3. Osoba s hmotnosťou 60 kg sa nachádza vo výťahu, ktorý sa pohybuje smerom nadol so zrýchlením 3 ms ^-2 . Ak je gravitačné zrýchlenie 10 ms ^-2 , potom veľkosť normálovej sily, ktorou na osobu pôsobí podlaha výťahu, je...

A. 180 N

B. 200 N

C. 340 N

D. 420 N

V. 600 N

Diskusia

Je známe, že:

Hmotnosť (m) = 60 kg

Zrýchlenie osoby a výťahu (a) = 3 m/ ^s²

Zrýchlenie v dôsledku gravitácie (g) = 10 m/ ^s²

Gravitácia (w) = mg = (60)(10) = 600 Newtonov

Otázka: normálová sila (N)

Odpoveď:

Na osobu vo výťahu pôsobia dve sily, a to gravitácia (w) a normálová sila, ktorou na osobu pôsobí podlaha výťahu (N). Existujú tri vektorové veličiny, a to gravitácia, normálová sila a zrýchlenie výťahu, pričom gravitácia smeruje nadol, normálová sila smeruje nahor a zrýchlenie výťahu smeruje nadol. Vektorová veličina smerujúca nadol má kladné znamienko a vektorová veličina smerujúca nahor má záporné znamienko.

∑ F = ma

w – N = (60)(3)

600 – N = 180

N = 600 – 180

N = 420 Newtonov

Správna odpoveď je D.

4. Reza s hmotnosťou 40 kg sa nachádza vo výťahu, ktorý sa pohybuje smerom nahor. Ak je sila podlahy výťahu na Rezove nohy 520 N a gravitačné zrýchlenie je 10 ms ^-2 , potom zrýchlenie výťahu je...

A. 1,0 ms ^-2

B. 1,5 ms ^-2

C. 2,0 ms ^-2

D. 2,5 ms ^-2

E. 3,0 ms ^-2

Diskusia

Je známe, že:

Hmotnosť (m) = 40 kg

Normálová sila (N) = 520 N

Zrýchlenie v dôsledku gravitácie (g) = 10 m/ ^s²

Tiažiaca sila (w) = mg = (40)(10) = 400 N

Otázka: Zrýchlenie výťahu

Odpoveď:

∑ F = ma

400 – 520 = (40)(a)

-120 = (40)(a)

a = -120/40

a = -3 m/ ^s²

Zrýchlenie výťahu je 3 m/s² ^. Znamienko záporné znamená, že výťah sa pohybuje nahor.

Správna odpoveď je E.

5. Osoba s hmotnosťou 60 kg sa nachádza vo výťahu, ktorý sa pohybuje smerom nadol so zrýchlením 3 ms ^-2 . Aký tlak vyvíjajú nohy osoby na podlahu výťahu?

Diskusia

Je známe, že:

Hmotnosť osoby (m) = 60 kg

Hmotnosť osoby (w) = mg = (60 kg)(10 m/s² ⁾ = 600 kg m/s² ⁼ 600 Newtonov

Zrýchlenie výťahu (a) = 3 m/s² ^, smerom nadol.

Otázka: Aký tlak vyvíjajú nohy osoby na podlahu výťahu?

Odpoveď:

Výťah sa pohybuje smerom nadol so zrýchlením (a) 3 m/s² ^. Sila pôsobiaca v rovnakom smere ako pohyb výťahu je kladná, sila pôsobiaca v opačnom smere ako je pohyb výťahu, je záporná.

w – N = ma

N = w – ma

N = 600 – (60)(3)

N = 600 – 180

N = 420 Newtonov

Toto je normálová sila, ktorou podlaha výťahu pôsobí na osobu. Osoba stojí vo výťahu, takže veľkosť normálovej sily sa rovná zdanlivej hmotnosti osoby. Zdanlivá hmotnosť sa rovná tlaku nôh osoby na podlahu.

Systém zaťaženia kladkostrojom

6. Dva predmety A a B, každý s hmotnosťou 6 kg a 2 kg, sú priviazané lanom cez kladku, ako je znázornené na obrázku. Ak zanedbáme trenie medzi lanom a kladkou a g = 10 ms ^-2 , potom napätie v lane je...

A. 20 N

B. 24 N

C. 27 N

D. 30 N

V. 50 N

Diskusia

Je známe, že:

mA = 6 kg, mB ₌ 2 kg, g = 10 m/ _s ²

w _A = m _A g = (6 kg)(10 m/ ^s² ) = 60 kg m/ ^s²

w _B = m _B g = (2 kg)(10 m/ ^s² ) = 20 kg m/ ^s²

Otázka: Aká je napínacia sila lana (T)?

Odpoveď:

w _A > w _B , preto sa systém pohybuje proti smeru hodinových ručičiek (m _A sa pohybuje nadol, m _B sa pohybuje hore).

Zrýchlenie

ΣF = ma

w _A – w _B = (m _A + m _B ) a

60 – 20 = (6 + 2) a

40 = (8) a

a = 40 / 8 = 5 m/ ^s²

Napätie lana 

m _A sa pohybuje nadol

w _A – T _A = m _A a

60 – T ₌ (6)(5)

60 – TA ₌ 30

TA = 60 – ₃₀

T2 = ₃₀ Newtonov

m _B sa pohybuje nahor

T _B – w _B = m _B a

T _B – 20 = (2)(5)

T _B – 20 = 10

T _B = 10 + 20

T1 = ₃₀ Newtonov

Napätie struny (T) = 30 Newtonov.

Správna odpoveď je D.

7. Pozrite sa na obrázok na boku! Trenie medzi lanom a kladkou sa zanedbáva. Ak je hmotnosť A = 5 kg, g = 10 m s⁻² ^a A sa pohybuje nadol so zrýchlením 2,5 m s⁻² ^, aká je potom hmotnosť B?

A. 0,5 kg

B. 1 kg

C. 1,5 kg

D. 2 kg

E. 3 kg

Diskusia

Je známe, že:

Hmotnosť A (m _A ) = 5 kg

Zrýchlenie v dôsledku gravitácie (g) = 10 m/ ^s²

Zrýchlenie A alebo zrýchlenie systému (a) = 2,5 m/ ^s²

Hmotnosť A (w _A ) = (m _A )(g) = (5)(10) = 50 Newtonov

Otázka: aká je hmotnosť B (mB ₎?

Odpoveď:

Blok A sa pohybuje smerom nadol, preto je hmotnosť A (wA ₎ väčšia ako hmotnosť B (wB ₎.

Použite druhý Newtonov zákon:

ΣF = ma

w _A – w _B = (m _A + m _B ) a

50 – (m _B )(10) = (5 + m _B ) (2,5)

50 – 10 m _B = 12,5 + 2,5 m _B

50 – 12,5 = 2,5 m _šírky + 10 m _šírky

37,5 = 12,5 m _B

m _B = 3 kg

Správna odpoveď je E.

8. Dva predmety s hmotnosťami 2 kg a 3 kg sú zviazané lanom a potom pripevnené ku kladke, ktorej hmotnosť sa zanedbáva, ako je znázornené na obrázku.

Ak je veľkosť gravitačného zrýchlenia = 10 ms ^-2 , ťahová sila lana, ktorou systém pôsobí, je...

A. 20 N

B. 24 N

C. 27 N

D. 30 N

V. 50 N

Diskusia

Je známe, že:

m1 = ₂ kg, _m2 = 3 kg, g = 10 m/ ^s2

w² ₌ (m² ₎ (g) = (2 kg)(10 m/s² ⁾ = 20 kg m/s² ^alebo 20 Newtonov

w² ₌ (m² ₎ (g) = (3 kg)(10 m/s² ⁾ = 30 kg m/s² ^alebo 30 Newtonov

Otázka: Aká je napínacia sila lana (T)?

Odpoveď:

w2 > w1 _{, preto} sa systém pohybuje v smere hodinových ručičiek (m2 _sa pohybuje nadol, m1 _sa pohybuje hore).

Zrýchlenie

ΣF = ma

w² – w¹ ₌ ( _m¹ + _{m² )} a

30 – 20 = (2 + 3) a

10 = (5) a

a = 10 / 5 = 2 m/ ^s².

Napätie lana 

m² _sa pohybuje smerom nadol

w² – _T² = _m² a_​

30 – T2 ₌ (3)(2)

30 – T2 ₌ 6

T2 = 30 – ₆

T2 = ₂₄ Newtonov

m ₁ sa posúva nahor

T1 – _w1 = _m1a​​

T1 _– 20 = (2)(2)

T1 – ₂₀ = 4

T1 = 20 + ₄

T1 = ₂₄ Newtonov

Napätie struny (T) = 24 Newtonov.

Správna odpoveď je B.

9. Dva bloky sú spojené hladkou kladkou a hmotnosť kladky sa zanedbáva, ako je znázornené na obrázku. Hmotnosť A = m _A , hmotnosť B = m _B a blok B padá so zrýchlením a. Ak je gravitačné zrýchlenie g, potom veľkosť napätia lana, ktoré vzniká v bloku B, je…

A. T = m_B.a

B. T = m _A (a – g)

C. T = m _A (g – a)

D. T = m _B (a – g)

E. T = m _B (g – a)

Diskusia

Plochý povrch je hladký, takže neexistuje žiadna trecia sila, ktorá by bránila pohybu bloku A. Sila, ktorá pohybuje systémom blokov, je hmotnosť bloku B.

Vypočítajte zrýchlenie systému:

Vypočítajte napínaciu silu lana (T):

Uvažujme pohyb jedného z objektov, napríklad A. A sa pohybuje doprava.

Nahraďte m _A v rovnici 1 za m _A v rovnici 2.

Správna odpoveď je E.

10. Blok s hmotnosťou 10 kg je položený na drsnej podlahe a potom je ťahaný horizontálnou silou F. Ak je koeficient statického trenia μ_s = 0,5 a koeficient kinetického trenia μ_k = 0,3. Určte veľkosť trecej sily, keď sa blok chystá pohnúť. (g = 10 m/s²)
Diskusia
Blok sa bude pohybovať presne vtedy, ak veľkosť ťažnej sily = veľkosť maximálnej statickej trecej sily. Statické trenie pôsobí na objekt (bráni jeho pohybu), keď je objekt ťahaný, ale objekt sa ešte nepohol. Statické trenie má maximálnu hodnotu, keď sa objekt tesne chystá pohnúť (objekt sa ešte nepohol, objekt sa takmer pohybuje). Naopak, kinetické trenie pôsobí na objekt (bráni jeho pohybu), keď sa objekt už pohybuje.
Je známe, že:
Otázka: Maximálna statická trecia sila (f_s)?
Odpoveď:
Ak je objekt na rovnej rovine ako na obrázku, veľkosť normálovej sily = hmotnosť objektu.
Normálová sila (N) = gravitácia (w) = 100 Newtonov
Vzorec pre maximálnu statickú treciu silu:
Koeficient kinetického trenia sa vo výpočtoch nepoužíva.

11. Dva bloky sú spojené ľahkým lanom ťahaným horizontálnou silou F = 20 N (pozri obrázok). Ak g = 10 ms^-2 a koeficient kinetického trenia medzi blokom a povrchom je 0,1, určte veľkosť zrýchlenia bloku...
Diskusia
Je známe, že:
Otázka: zrýchlenie (a) bloku?
Odpoveď:
12. Blok A s hmotnosťou 2 kg a B s hmotnosťou 4 kg sú usporiadané tak, ako je znázornené na obrázku. Ak je koeficient trenia podlahy 3-násobok koeficientu trenia bloku B, blok A sa bude pohybovať so zrýchlením 5 m/s.^-2Takže pomer trecej sily medzi blokom A a podlahou k blokom A a B je… g = 10 m/s²
Diskusia
Je známe, že:
Opýtal sa:
Porovnanie trecej sily bloku A a podlahy (f_{s A}) s trecou silou blokov A a B (f_{s B})?
Odpoveď:

13. Pozrite sa na obrázok na boku! Hmotnosť každého bloku je m.₁ = 2 kg a m₂ = 3 kg a hmotnosť kladky sa zanedbáva. Ak je povrch roviny hladký a g = 10 ms^-2, potom zrýchlenie systému je ….
A. 0,5 ms^-2
B. 2,0 ms^-2
C. 2,5 ms^-2
D. 4,0 ms^-2
E. 6,0 ms^-2
Diskusia
Je známe, že:
m₁ = 2 kg, m₂ = 3 kg, g = 10 ms^-2
w₂ = m₂ g = (3)(10) = 30 kg m/s² alebo 30 Newtonov
Otázka: Zrýchlenie systému (a)?
Odpoveď:
14. Predmet s hmotnosťou je spojený lanom prechádzajúcim cez hladkú kladku, ako je znázornené na obrázku. Ak m₁ = 2 kg, m₂ = 3 kg a g = 10 ms^-2, potom je veľkosť napínacej sily lana T…
A. 10,2 N
B. 13,3 N
C. 15,5 N
D. 18,3 N
V. 24,0 N
Diskusia
Je známe, že:
m₁ = 2 kg, m₂ = 3 kg, g = 10 ms^-2
w₁ = (2)(10) = 20 Newtonov
w₂ = (3)(10) = 30 Newtonov
Otázka: Aká je veľkosť napínacej sily na lane (T)?
Odpoveď:
w₂ = 30 Newtonov je väčšie ako w₁ = 20 Newtonov, teda m₂ pohyb nadol, m₁ posunúť sa hore.
Vzorec druhého Newtonovho zákona:
Napínacia sila lana?
Podľa smeru pohybu systému alebo smeru zrýchlenia systému, smeru gravitačnej sily m₂ smerom nadol, smer napínacej sily lana na m₂ nahor:
w₂ - T₂ = m₂ a
30 – T₂ = (3)(2)
30 – T₂ = 6
T₂ = 30 - 6
T₂ = 24 Newtonov
Smer gravitácie m₁ smerom nadol, smer napínacej sily lana na m₁ nahor:
T₁ - w₁ = (m₁) (A)
T₁ – 20 = (2)(2)
T₁ - 20 = 4
T₁ = 4 + 20
T₁ = 24 Newtonov
Napínacia sila lana (T) = T₁ =T₂ = 24 Newtonov.

15. Dva bloky, každý s hmotnosťou 4 kg, sú spojené lanom a kladkou, ako je znázornené na obrázku. Povrch a kladka sú hladké. Ak sa blok B ťahá horizontálnou silou 50 N, zrýchlenie bloku je… (g = 10 m/s²)
A. 1,25 m/s²
B. 7,5 m/s²
Cca 10 m/s²
D. 12,5 m/s²
V. 15 m/s²
Diskusia
Je známe, že:
m_A = 4 kg, m_B = 4 kg, g = 10 m/s²
w_A = (m_A)(g) = 4)(10) = 40 Newtonov
F = 50 Newtonov
Otázka: zrýchlenie systému?
Odpoveď:
Vzorec druhého Newtonovho zákona:
Zrýchlenie oboch blokov je 1,25 m/s²Smer pohybu dvoch blokov = smer ťahovej sily F.

16. Pozrite sa na obrázok na boku! Hmotnosti blokov sú m1 ₌ 6 kg a m2 ₌ 4 kg a hmotnosť kladky sa zanedbáva. Ak je povrch roviny hladký a g = 10 m s ⁻² , potom zrýchlenie systému je….

A. 0,5 ms^-2
B. 2,0 ms^-2
C. 2,5 ms^-2
D. 4,0 ms^-2
E. 5,0 ms^-2

Diskusia
Je známe, že:
m₁ = 6 kg, m₂ = 4 kg, g = 10 m/s²
w₁ = m₁ g = (6 kg)(10 m/s²) = 60 kg m/s² alebo 60 Newtonov
w₂ = m₂ g = (4 kg)(10 m/s²) = 40 kg m/s² alebo 40 Newtonov
Otázka: zrýchlenie systému (a)?
Odpoveď:

m₁je na hladkom, rovnom povrchu bez trenia, takže systém je poháňaný gravitácia blok 2.
Terapkan Newtonov druhý zákon :
∑F = ma
w₂ = (m₁ +m₂) na
40 N = (6 kg + 4 kg) a
40 N = (10 kg) a
a = 40 10 N / XNUMX XNUMX kg
a = 4 m/s²
Správna odpoveď je D.

17. Dva bloky, každý s hmotnosťou 2 kg, sú spojené lanom a kladkou, ako je znázornené na obrázku. Povrch a kladka sú hladké. Ak sa blok B ťahá horizontálnou silou 40 N, zrýchlenie bloku je… (g = 10 m/ ^s² )

A. 5 m/s²
B. 7,5 m/s²
Cca 10 m/s²
D. 12,5 m/s²
V. 15 m/s²

Diskusia:
Je známe, že:
m_A = m_B = 2 kg, g = 10 m/s², F = 40 N
w_A = mg = (2)(10) = 20 N
Otázka: zrýchlenie bloku (a)?
Odpoveď:
Povrch bloku je hladký, preto sila, ktorá ovplyvňuje pohyb bloku, je iba sila F a hmotnosť bloku A.
Použite druhý Newtonov zákon:
∑F = ma
P – t_A = (m_A +m_B) na
40 – 20 = (2 + 2) a
20 = (4) a
a = 20 / 4
a = 5 m/s²
Správna odpoveď je A.

Naklonená rovina

18. Blok s hmotnosťou 2 kg leží na hladkej naklonenej rovine s uhlom sklonu = 30^o, takže blok sa pohybuje s konštantným zrýchlením. Ak g = 10 ms^-2, potom veľkosť sily, ktorá pohybuje blokom, je...
A. 5 N
B. 6 N
C. 7 N
D. 8 N
V. 10 N
Diskusia
Je známe, že:
m = 2 kg, g = 10 m/s², theta = 30^o
w = mg = (2)(10) = 20 kg m/s² = 20 XNUMX N
Otázka: Aká sila pohybuje blokom?
Odpoveď:

Sila, ktorá pohybuje blokom, je w_x.
w_x = w sin teta
w_x = (20 N)(sin 30^o)
w_x = (20 N)(0,5)
w_x = 10 N.
Sila, ktorá pohybuje blokom, je 10 Newtonov.
Správna odpoveď je E.

19. Dva bloky sú spojené ľahkým lanom ťahaným horizontálnou silou F = 24 N. g = 10 ms^-2 a povrch podlahy je klzký. Veľkosť zrýchlenia bloku pomocou druhého Newtonovho zákona pre každý objekt je...
Diskusia
Je známe, že:
m₁ = 2 kg, m₂ = 4 kg, F = 24 N
Otázka: Aké je zrýchlenie bloku (a)?
Odpoveď:
Veľkosť zrýchlenia bloku je 4 m/s².

20. V stojacom výťahu má Sandi hmotnosť 500 N. Zrýchlenie v dôsledku gravitácie = 10 ms^-2Keď výťah zrýchľuje, napätie v lane sa zvýši na 750 N. Zrýchlenie výťahu je teda...
A. 5,0 ms^-2
B. 7,5 ms^-2
C. 10,0 ms^-2
D. 12,5 ms^-2
E. 15,0 ms^-2
Diskusia
Je známe, že:
w = 500 N, g = 10 m/s², T = 750 N
Otázka: zrýchlenie výťahu (a)?
Odpoveď:
Hmotnosť hesla:
w = mg
31 808 = m (10)
m = 500/10
m = 50 XNUMX kg
Hmotnosť výťahu nie je známa, takže celková hmotnosť výťahu a jeho obsahu = hmotnosť kódu.
Podľa prvého Newtonovho zákona, ak výťah stojí, potom výsledná sila = 0.
Napínacia sila lana (T) pri státí výťahu = 500 N.
Keď výťah zrýchľuje, napínacia sila lana (T) sa zvýši na 750 N alebo o 250 N.

Zrýchlenie výťahu je 5 m/s² a smer zrýchlenia = smer pohybu výťahu je smerom nahor.

Zdroj otázky:

Otázky z fyziky na národnej skúške pre stredné školy/odborné gymnázium