4 примера питања о примени Њутнових закона на праволинијско кретање лифта или асфалтера
1. Особа масе 50 кг је у лифту. Убрзање гравитације = 10 м/с2Одредити величину нормалне силе којом под лифта делује на особу ако је:
(а) тихи лифт
(б) лифт се креће надоле константном брзином
(ц) лифт се креће навише убрзањем од 5 m/s2
(д) лифт се креће надоле убрзањем од 5 m/s2
(e) лифт са слободним падом
Пембахасан
познато је :
Маса особе (м) = 50 кг
Убрзање гравитације (g) = 10 m/s2
Тежина особе (w) = mg = (50)(10) = 500 Њутна
Јаваб :
(а) тихи лифт
Лифт мирује, нема убрзања (a = 0)
Сила која је усмерена нагоре је позитивна, сила која је усмерена надоле је негативна.
(б) лифт се креће надоле константном брзином
Лифт се креће константном брзином, нема убрзања (а = 0)
Сила која је усмерена нагоре је позитивна, сила која је усмерена надоле је негативна.
(ц) лифт се креће навише убрзањем од 5 m/s2
Лифт се креће навише убрзањем (а) од 5 m/s2
Сила у истом смеру као и кретање лифта је позитивна, сила у супротном смеру од кретања лифта је негативна.
N – w = mа
N = w + ma
N = 500 + (50)(5)
Н = 500 + 250
N = 750 Њутна
Величина нормалне силе (N) једнака је тежини (w), стога када се лифт креће навише, тело особе се осећа теже. Другим речима, када се лифт креће навише, привидна тежина особе постаје већа. Ако особа стоји на ваги, када се лифт креће навише, вага ће показати да је маса особе већа.
(д) лифт се креће надоле убрзањем од 5 m/s2
Лифт се креће надоле убрзањем (а) од 5 м/с2
Сила у истом смеру као и кретање лифта је позитивна, сила у супротном смеру од кретања лифта је негативна.
w – N = ma
N = w – ma
Н = 500 – (50)(5)
Н = 500 – 250
N = 250 Њутна
Како се лифт креће надоле, тело особе се осећа лакшим. Другим речима, како се лифт креће надоле, привидна тежина особе се повећава. Ако би особа стајала на ваги, док се лифт креће надоле, вага би показивала мању масу.
(e) лифт са слободним падом
Лифт са слободним падом значи да се лифт креће надоле, где је убрзање лифта (а) = гравитационо убрзање (г). На пример, г = 10 м/с2 онда је a = 10 m/s2
Сила у истом смеру као и кретање лифта је позитивна, сила у супротном смеру од кретања лифта је негативна.
w – N = ma
N = w – ma
Н = 500 – (50)(10)
Н = 500 – 500
Н = КСНУМКС
Када лифт слободно падне, привидна тежина особе је нула. Другим речима, особа би себе доживљавала као бестежинско стање. Ако би особа стајала на ваги, док се лифт креће надоле, вага би показивала да је њена маса нула. Ово стање је слично боравку у простору без гравитације.
2. Одредити величину силе затезања на носећем каблу лифта масе 2000 kg, ако је:
(а) тихи лифт
(б) лифт се креће надоле убрзањем од 5 m/s2
(ц) лифт се креће навише убрзањем од 5 m/s2
(d) лифт са слободним падом
Претпоставимо да је убрзање гравитације (g) = 10 m/s2
Пембахасан
познато је :
Маса подизања (м) = 2000 кг
Убрзање гравитације (g) = 10 m/s2
Тежина подизања (w) = mg = (2000)(10) = 20.000 Њутна
Јаваб :
(а) тихи лифт
Лифт мирује, нема убрзања (a = 0)
Сила која је усмерена нагоре је позитивна, сила која је усмерена надоле је негативна.
Када лифт мирује, сила затезања на ужету (Т) = тежина лифта (w) = 20.000 Њутна
(б) лифт се креће надоле убрзањем од 5 m/s2
Лифт се креће надоле убрзањем (а) од 5 м/с2
Сила у истом смеру као и кретање лифта је позитивна, сила у супротном смеру од кретања лифта је негативна.
w – T = mA
Т = w – ма
Т = 20.000 – (2000)(5)
Т = 20.000 – 10.000
Т = 10.000 Њутна
Када се лифт креће надоле, сила затезања на ужету (Т) постаје мања него када лифт мирује.
(ц) лифт се креће навише убрзањем од 5 m/s2
Лифт се креће навише убрзањем (а) од 5 m/s2
Сила у истом смеру као и кретање лифта је позитивна, сила у супротном смеру од кретања лифта је негативна.
Т – в = ма
Т = w + ма
Т = 20.000 + (2000)(5)
Т = 20.000 + 10.000
Т = 30.000 Њутна
Када се лифт креће навише, сила затезања на ужету (Т) постаје већа него када лифт мирује.
(d) лифт са слободним падом
Лифт са слободним падом значи да се лифт креће надоле, где је убрзање лифта (а) = гравитационо убрзање (г). На пример, г = 10 м/с2 онда је a = 10 m/s2
Сила у истом смеру као и кретање лифта је позитивна, сила у супротном смеру од кретања лифта је негативна.
w – T = mA
Т = w – ма
Т = 20.000 – (2000)(10)
Т = 20.000 – 20.000
Т = 0
Када је лифт у слободном паду, затегнутост ужета (Т) постаје једнака нули. Пошто је затегнутост ужета једнака тежини лифта, када је затегнутост ужета нула, тежина лифта такође изгледа као да је нула. Ова ситуација је слична оној када се објекат налази у гравитационом вакууму или простору где не постоји гравитациона сила.
[Енглески: Примена Њутновог закона кретања у лифту ]
3. Особа масе 60 kg налази се у лифту који се креће надоле убрзањем од 3 ms -2 . Ако је убрзање гравитације 10 ms -2 , онда је величина нормалне силе којом под лифта делује на особу...
А. 180 Н.
Б. 200 Н
Око 340° северне географске дужине
Д. 420 Н.
И. 600 С
Пембахасан
Познато је да:
Маса (m) = 60 kg
Убрзање особе и лифта (а) = 3 м/с2
Убрзање гравитације (g) = 10 m/s2
Гравитација (w) = mg = (60)(10) = 600 Њутна
Питање: нормална сила (N)
Јаваб :
На особу у лифту делују две силе, наиме гравитација (w) и нормална сила којом под лифта делује на особу (N). Постоје три векторске величине, наиме гравитација, нормална сила и убрзање лифта, где је гравитација усмерена надоле, нормална сила је усмерена нагоре, а убрзање лифта је усмерено надоле. Векторска величина усмерена надоле је изабрана тако да има позитиван знак, а векторска величина усмерена нагоре је изабрана тако да има негативан знак.
∑F = mA
w – N = (60)(3)
600 – Н = 180
Н = 600 – 180
N = 420 Њутна
Тачан одговор је Д.
4. Реза, масе 40 кг, налази се у лифту који се креће навише. Ако је сила пода лифта на Резине ноге 520 N, а убрзање гравитације 10 ms -2 , онда је убрзање лифта...
А. 1,0 мс-2
Б. 1,5 мс-2
C. 2,0 ms-2
Д. 2,5 мс-2
Е. 3,0 мс-2
Пембахасан
Познато је да:
Маса (m) = 40 kg
Нормална сила (N) = 520 N
Убрзање гравитације (g) = 10 m/s2
Гравитациона сила (w) = mg = (40)(10) = 400 N
Питање: Убрзање лифта
Јаваб :
∑F = mA
400 – 520 = (40)(а)
-120 = (40)(а)
а = -120/40
a = -3 м/с2
Убрзање лифта је 3 m/s2Негативан знак значи да се лифт креће навише.
Тачан одговор је Е.
Извор питања:
Питања из физике за национални испит за средњу школу/стручну средњу школу
