Newtonov zákon

Príklady otázok a vzorcov pre Newtonove zákony

Newtonov prvý zákon

1. Osoba sa nachádza vo výťahu, ktorý sa pohybuje konštantnou rýchlosťou smerom nahor. Hmotnosť osoby je 800 N. Zrazu sa pretrhne oceľové lano ťahajúce výťah, čo spôsobí pád výťahu. Normálová sila z podlahy výťahu na osobu bezprostredne pred a po pretrhnutí oceľového lana je….

1. 800 N a 0
2. 800 N a 800 N
3. 1600 N a 0
4. 1600 N a 800 N

Diskusia
Je známe, že:
Hmotnosť (w) = 800 Newtonov
Otázka: Normálová sila (N) pôsobiaca na osobu bezprostredne pred a po pretrhnutí oceľového lana
Odpoveď:
Chvíle predtým, ako sa oceľové lano pretrhlo
Keď osoba stojí na podlahe výťahu, pôsobí na ňu gravitačná sila a smer sily je smerom nadol (pozrite si obrázok nižšie). Osoba vo výťahu stojí, takže musí existovať normálová sila, ktorá vyvažuje jej hmotnosť, pričom táto sila má smer nahor a je rovnakej veľkosti ako gravitačná sila. Normálová sila, ktorou podlaha pôsobí na osobu, je normálová sila, ktorou pôsobí na osobu.
Pretože osoba vo výťahu stojí a výťah sa pohybuje konštantnou rýchlosťou (bez zrýchlenia), výsledná sila pôsobiaca na osobu je nulová.
∑F = 0
S – š = 0
N = w
N = 800 Newtonov

Po pretrhnutí oceľového lana
Po pretrhnutí oceľového lana výťah a osoba voľne padajú spolu, pričom veľkosť a smer zrýchlenia voľného pádu výťahu a osoby sa rovnajú zrýchleniu gravitácie na Zemi. Výťah a osoba padajú voľne spolu, takže na osobu nepôsobí žiadna normálová sila z podlahy výťahu. Osoba padá a jej nohy nemôžu tlačiť na podlahu výťahu, pretože výťah tiež padá.
Správna odpoveď je A.

2. Tri sily, z ktorých každá má veľkosť F₁ = 22 S, F₂ = 18 N a F₃ Na drevený blok pôsobí sila 40 N. Sily pôsobiace na blok, ktoré sa riadia prvým Newtonovým zákonom, sú znázornené na obrázku...

Diskusia

Newtonov prvý zákon: Výsledná sila (ΣF) = 0.

A. F.₁ + F₂ - F₃ = 22 N + 18 N – 40 N = 40 N – 40 N = 0

B. F.₂ + F₃ - F₁ = 18 N + 40 N – 22 N = 58 N – 22 N = 36 N (vpravo)

C. F.₂ + F₃ - F₁ = 18 N + 40 N – 22 N = 58 N – 22 N = 36 N (vpravo)

D. F.₁ + F₃ - F₂ = 22 N + 40 N – 18 N = 62 N – 18 N = 44 N (doľava)

Správna odpoveď je A.

Newtonov druhý zákon

3.
Pozrite sa na obrázok!
Blok s hmotnosťou 40 kg je ťahaný silou 200 N, čo má za následok zrýchlenie 3 m/s.² Takže veľkosť trecej sily, ktorá pôsobí na objekt/blok, je...

1. 15 N
2. 40 N
3. 43 N
4. 80 N

Diskusia
Je známe, že:
Hmotnosť (m) = 40 kg
Sila (F) = 200 N
Zrýchlenie (a) = 3 m/s²
Otázka: Veľkosť trecej sily (F)_g)
Odpoveď:
Vzorec druhého Newtonovho zákona:
∑F = ma
Popis: ∑F = výsledná sila, m = hmotnosť, a = zrýchlenie

Smer sily F je doprava, zatiaľ čo smer trenia je doľava (smer trenia je opačný k smeru pohybu telesa). Smer doprava sa volí ako kladný a smer doľava ako záporný.
∑F = ma
F – F_g = má
200 – F_g = (40)(3)
200 – F_g = 120
F_g = 200 - 120
F_g = 80 Newtonov
Správna odpoveď je D.

4. Blok A s hmotnosťou 100 gramov sa umiestni na blok B s hmotnosťou 300 gramov, potom sa blok B tlačí silou 5 N vertikálne nahor. Ak sa bloky navzájom nepohybujú, potom veľkosť normálovej sily pôsobiacej blokom B na blok A je….

1. 1 N
2. 1,25 N
3. 2 N
4. 3 N

Diskusia
Je známe, že:
Ťahová sila (F) = 5 Newtonov
Hmotnosť bloku A (m_A) = 100 gramov = 0,1 kg
Hmotnosť bloku B (m_B) = 300 gramov = 0,3 kg
Zrýchlenie v dôsledku gravitácie (g) = 10 m/s²
Hmotnosť bloku A (w_A) = (0,1 kg)(10 m/s²) = 1 kg m/s² = 1 Newtonov
Hmotnosť bloku B (w_B) = (0,3 kg)(10 m/s²) = 3 kg m/s² = 3 Newtonov

Otázka: Normálová sila pôsobiaca na blok B na blok A
Odpoveď:
Na oba bloky pôsobí niekoľko síl, ako je znázornené na obrázku nižšie.
F = ťahová sila (pôsobiaca na blok B)
w_A = gravitačná sila bloku A (pôsobiaca na blok A)
w_B = hmotnosť bloku B (pôsobiaca na blok B)
N_A = normálová sila pôsobiaca na blok B (na blok A)
N_A' = normálová sila pôsobiaca na blok A (pôsobiaca na blok B)

Uvažujme oba bloky ako jeden systém:
Aplikujte druhý Newtonov zákon na oba bloky:
∑F = ma
P – t_A - w_B + N._A - N_A' = (m_A +m_B) na
N_A a N._A' je akčná sila reakcie, ktorá má rovnakú veľkosť, ale opačný smer, takže sa z rovnice vylučuje.
P – t_A - w_B = (m_A +m_B) na
5 – 1 – 3 = (0,1 + 0,3) a
5 – 4 = (0,4) a
1 = (0,4) a
a = 1 / 0,4
a = 2,5 m/s²
Prítomnosť sily (F) 5 Newtonov pôsobiacej vertikálne smerom nahor na oba bloky spôsobí, že sa oba bloky pohybujú vertikálne smerom nahor so zrýchlením 2,5 m/s.².

Zvážte blok A:
Aplikujte druhý Newtonov zákon na blok A:
∑F = ma
N_A - w_A = m_A a
N_A – 1 = (0,1)(2,5)
N_A - 1 = 0,25
N_A = 1 + 0,25
N_A = 1,25 Newtonov
Normálová sila pôsobiaca blokom B na blok A je 1,25 Newtona.
Správna odpoveď je B.

Newtonov tretí zákon

5. Venujte pozornosť nasledujúcemu tvrdeniu!

(1) Cestujúci boli tlačení dopredu, keď autobus, ktorý sa pohyboval rovnomerne, náhle prudko zabrzdil.

(2) Hromada kníh na vrchu kartónu nespadne, keď sa kartón rýchlo potiahne.

(3) Pri hraní na skateboarde, keď voľná noha tlačí na zem dozadu, skateboard sa posúva dopredu.

(4) Pádlo lode sa zatlačí dozadu, loď sa pohybuje dopredu.

Vyššie uvedené tvrdenie, ktoré je v súlade s tretím Newtonovým zákonom, je...

A. (1) a (2)

B. (1) a (3)

C. (2) a (3)

D. (3) a (4)

Diskusia

(1) Newtonov prvý zákon

(2) Newtonov prvý zákon

(3) Newtonov tretí zákon

(4) Newtonov tretí zákon

Správna odpoveď je D.

Zdroj otázky:

Otázky na národnú skúšku z prírodovedy pre druhý stupeň základnej školy/islamského druhého stupňa základnej školy

Otázky OSN z fyziky pre druhý stupeň základnej školy