Newtonova formula zakona

Primeri vprašanj in formul za Newtonove zakone

Newtonov prvi zakon

1. Oseba je v dvigalu, ki se premika s konstantno hitrostjo navzgor. Teža osebe je 800 N. Nenadoma se jeklena vrv, ki vleče dvigalo, pretrga, zaradi česar dvigalo pade. Normalna sila s tal dvigala na osebo tik pred in po pretrgu jeklene vrvi je….

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

Razprava
Znano je, da:
Teža (w) = 800 Newtonov
Vprašanje: Normalna sila (N), ki deluje na osebo tik pred in po pretrgu jeklene vrvi
Odgovor:
Trenutki preden se je jeklena vrv pretrgala
Ko oseba stoji na tleh dvigala, nanjo deluje sila gravitacije, smer gravitacije pa je navzdol (oglejte si spodnjo ilustracijo). Oseba v dvigalu miruje, zato mora obstajati normalna sila, ki uravnoteži njeno težo, pri čemer ima ta sila smer navzgor in je enake velikosti kot gravitacija. Normalna sila, ki jo tla izvajajo na osebo, in ta sila deluje na osebo.
Ker oseba v dvigalu miruje in se dvigalo premika s konstantno hitrostjo (brez pospeška), je rezultanta sile, ki deluje na osebo, enaka nič.
∑F = 0
S – š = 0
N = w
N = 800 Newtona

Potem ko se je jeklena vrv pretrgala
Ko se jeklenica pretrgana, dvigalo in oseba prosto padata skupaj, pri čemer sta velikost in smer pospeška prostega padca dvigala in osebe enaki gravitacijskemu pospešku na Zemlji. Dvigalo in oseba prosto padata skupaj, tako da na osebo ne deluje normalna sila s tal dvigala. Oseba pada in njene noge ne morejo pritiskati na tla dvigala, ker tudi dvigalo pada.
Pravilen odgovor je A.

2. Na lesen blok delujejo tri sile, vsaka z velikostjo F1 ₌ 22 N, F2 ₌ 18 N in F3 ₌ 40 N. Sile, ki delujejo na blok in so skladne z Newtonovim prvim zakonom, so prikazane na sliki ...

Razprava

Newtonov prvi zakon: Rezultantna sila ( ΣF) = 0.

A. _F1 + F2 _– F3 ₌ 22 N + 18 N – 40 N = 40 N – 40 N = 0

B. F2 ₊ F3 _– F1 ₌ 18 N + 40 N – 22 N = 58 N – 22 N = 36 N (na desni)

C. _F2 + F3 _– F1 ₌ 18 N + 40 N – 22 N = 58 N – 22 N = 36 N (na desni)

D. F1 ₊ F3 _– F2 ₌ 22 N + 40 N – 18 N = 62 N – 18 N = 44 N (levo)

Pravilen odgovor je A.

Newtonov drugi zakon

3.
Poglej sliko!
Blok z maso 40 kg vlečemo s silo 200 N, kar povzroči pospešek 3 m/s.² Torej je velikost sile trenja, ki deluje na predmet/blok, ...

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

Razprava
Znano je, da:
Masa (m) = 40 kg
Sila (F) = 200 N
Pospešek (a) = 3 m/s²
Vprašanje: Velikost sile trenja (F)_g)
Odgovor:
Newtonova formula drugega zakona:
∑F = ma
Opis: ∑F = rezultanta sile, m = masa, a = pospešek

Smer sile F je v desno, smer trenja pa v levo (smer trenja je nasprotna smeri gibanja telesa). Smer v desno je izbrana kot pozitivna, smer v levo pa kot negativna.
∑F = ma
Ž – Ž_g = ma
200 – F_g = (40)(3)
200 – F_g = 120
F_g = 200 - 120
F_g = 80 Newtonov
Pravilen odgovor je D.

4. Blok A z maso 100 gramov je postavljen na vrh bloka B z maso 300 gramov, nato pa blok B potisnemo s silo 5 N navpično navzgor. Če se bloka ne premikata, je velikost normalne sile, ki jo blok B deluje na blok A, enaka…

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

Razprava
Znano je, da:
Potisna sila (F) = 5 Newtonov
Masa bloka A (m_A) = 100 gramov = 0,1 kg
Masa bloka B (m_B) = 300 gramov = 0,3 kg
Pospešek zaradi gravitacije (g) = 10 m/s²
Teža bloka A (w_A) = (0,1 kg)(10 m/s²) = 1 kg m/s² = 1 Newtonov
Teža bloka B (w_B) = (0,3 kg)(10 m/s²) = 3 kg m/s² = 3 Newtonov

Vprašanje: Normalna sila bloka B na blok A
Odgovor:
Na oba bloka deluje več sil, kot je prikazano na spodnji sliki.
F = potisna sila (ki deluje na blok B)
w_A = sila teže bloka A (ki deluje na blok A)
w_B = teža bloka B (ki deluje na blok B)
N_A = normalna sila bloka B na blok A (ki deluje na blok A)
N_A' = normalna sila bloka A na blok B (ki deluje na blok B)

Oba bloka obravnavajte kot en sam sistem:
Za oba bloka uporabite Newtonov drugi zakon:
∑F = ma
P – t_A - w_B + N._A - N_A' = (m_A +m_B)
N_A in N._A' je sila akcije in reakcije, ki ima enako velikost, vendar nasprotno smer, zato jo izločimo iz enačbe.
P – t_A - w_B = (m_A +m_B)
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
Prisotnost sile (F) 5 Newtonov, ki deluje navpično navzgor na oba bloka, povzroči, da se oba bloka premakneta navpično navzgor s pospeškom 2,5 m/s.².

Razmislite o bloku A:
Za blok A uporabite Newtonov drugi zakon:
∑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
Normalna sila bloka B na blok A je 1,25 Newtona.
Pravilen odgovor je B.

Newtonov tretji zakon

5. Bodite pozorni na naslednjo izjavo!

(1) Potnike je potisnilo naprej, ko je avtobus, ki se je enakomerno premikal, nenadoma močno zaviral.

(2) Kup knjig na vrhu kartona ne bo padel, če karton hitro potegnemo.

(3) Pri igranju rolke, ko prosta noga potisne tla nazaj, bo rolka zdrsnila naprej.

(4) Veslo čolna se potisne nazaj, čoln se premika naprej.

Zgornja trditev, ki je v skladu z Newtonovim tretjim zakonom, je ...

A. (1) in (2)

B. (1) in (3)

C. (2) in (3)

D. (3) in (4)

Razprava

(1) Newtonov prvi zakon

(2) Newtonov prvi zakon

(3) Newtonov tretji zakon

(4) Newtonov tretji zakon

Pravilen odgovor je D.

Vir vprašanja:

Vprašanja za nacionalni izpit iz naravoslovja v osnovni/islamski osnovni šoli

Vprašanja OSN za fiziko v nižji srednji šoli