20 exempel på Newtons lagar
Newtons första lag
1. Om den resulterande kraften som verkar på ett föremål är lika med noll, då...
(1) objektet kommer inte att accelerera
(2) föremål är alltid i vila
(3) förändringen i objektets hastighet är noll
(4) det är omöjligt för ett föremål att röra sig i en rak linje med konstant hastighet
Sanningen är …
A. (1), (2) och (3)
Endast B. (1) och (3)
Endast C. (2) och (4)
Endast D. (4)
E. (1), (2), (3) och (4)
Diskussion
Det rätta svaret är:
(1) Objektet kommer inte att accelerera
Den resulterande kraften får ett objekt att accelerera. Om den resulterande kraften är noll kommer objektet inte att accelerera.
(2) Objekt är alltid i vila
Newtons första lag säger att om den resulterande kraften som verkar på ett objekt är noll, så kommer ett objekt som är i vila att förbli i vila och ett objekt som rör sig med konstant hastighet (likformig linjär rörelse) kommer att förbli i rörelse med konstant hastighet.
(3) Förändringen i objektets hastighet är noll
Förändring i hastighet = acceleration. En förändring i ett objekts hastighet är noll, vilket betyder att objektets acceleration är noll. Om accelerationen är noll, är den resulterande kraften som verkar på objektet noll.
Det rätta svaret är A.
Föremål i hissen
2. När Sandi befinner sig i en stillastående hiss är hans vikt 500 N. Tyngdaccelerationen = 10 ms –2 . När hissen accelererar blir spänningen i repet 750 N. Hissens acceleration är alltså…
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
Diskussion
Det är känt att:
Kodvikt (w) = 500 Newton = 500 kg ms –2 (lyftstolpe i vila)
Tyngdacceleration (g) = 10 m/ s
Lösenordsvikt (m) = 500 / 10 = 50 kg
Repspänning (T) = 750 N (hissaccelererad)
Hissens massa försummas.
Frågade: Hissens acceleration
Jawab:
Hissen är i vila, det finns ingen acceleration (a = 0). Den uppåtgående kraften är positiv, den nedåtgående kraften är negativ.
ΣF = ma
T – w = 0
T = w
T = 20 000 Newton
Om lyftet accelererar nedåt blir spänningskraften i repet mindre än 500 Newton. Om lyftet däremot accelereras uppåt blir spänningskraften i repet större än 500 Newton.
Spänningen i repet blir 750 N, vilket får hissen att accelerera uppåt. Krafter i samma riktning som hissens rörelse är positiva, och krafter i motsatt riktning är negativa.
T – w = ma
750 – 500 = 50 a
250 = 50 a
a = 250/50
a = 5,0 ms –2
Det rätta svaret är A.
3. En person med en massa på 60 kg befinner sig i en hiss som rör sig nedåt med en acceleration på 3 ms⁻² . Om tyngdaccelerationen är 10 ms⁻² , då är storleken på den normalkraft som utövas av hissgolvet på personen...
A. 180 N
B. 200 N
C. 340 N
D. 420 N
Ö. 600 N
Diskussion
Det är känt att:
Massa (m²) = 60 kg
Acceleration av person och hiss (a) = 3 m/ s²
Tyngdacceleration (g) = 10 m/ s²
Gravitation (w) = mg = (60)(10) = 600 Newton
Frågat: normalkraft (N)
Jawab:
Det finns två krafter som verkar på en person i en hiss, nämligen gravitationen (w) och normalkraften som utövas av hissgolvet på personen (N). Det finns tre vektorstorheter, nämligen gravitation, normalkraft och hissacceleration, där gravitationen är riktad nedåt, normalkraften är riktad uppåt och hissaccelerationen är riktad nedåt. Den nedåtriktade vektorstorheten väljs med positivt tecken och den uppåtriktade vektorstorheten väljs med negativt tecken.
∑ F = ma
w – N = (60)(3)
600 – N = 180
N = 600–180
N = 420 Newton
Det rätta svaret är D.
4. Reza, med en massa på 40 kg, befinner sig i en hiss som rör sig uppåt. Om hissgolvets kraft på Rezas fötter är 520 N och tyngdaccelerationen är 10 ms -2 , då är hissens acceleration...
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
Diskussion
Det är känt att:
Massa (m²) = 40 kg
Normalkraft (N) = 520 N
Tyngdacceleration (g) = 10 m/ s²
Tyngdkraft (w) = mg = (40)(10) = 400 N
Frågade: Hissens acceleration
Jawab:
∑ F = ma
400 – 520 = (40)(a)
-120 = (40)(a)
a = -120/40
a = -3 m/ s²
Hissens acceleration är 3 m/s² . Minustecknet betyder att hissen rör sig uppåt.
5. En person med en massa på 60 kg befinner sig i en hiss som rör sig nedåt med en acceleration på 3 ms -2 . Hur mycket tryck utövar människors fötter på hissens golv?
Diskussion
Det är känt att:
Personens massa (m) = 60 kg
Personvikt (w) = mg = (60 kg)(10 m/s² ) = 600 kg m/s² = 600 Newton
Hissacceleration (a) = 3 m/s² , nedåt.
Frågade: Hur mycket tryck utövar en persons fötter på hissens golv?
Jawab:
Hissen rör sig nedåt med en acceleration (a) på 3 m/s² . Kraften i samma riktning som hissens rörelse är positiv, kraften i motsatt riktning mot hissens rörelse är negativ.
w – N = ma
N = w – ma
N = 600 – (60)(3)
N = 600–180
N = 420 Newton
Detta är den normalkraft som hissgolvet utövar på personen. Personen står stilla på hissen så att normalkraftens storlek är lika med personens skenbara vikt. Den skenbara vikten är lika med trycket från personens fötter på golvet.
Remskiva lastsystem
6. Två föremål A och B, vardera med en massa på 6 kg respektive 2 kg, är bundna med ett rep över en remskiva som visas på bilden. Om friktionen mellan repet och remskivan ignoreras och g = 10 ms -2 , då är spänningen i repet...
A. 20 N
B. 24 N
C. 27 N
D. 30 N
Ö. 50 N
Diskussion
Det är känt att:
m A = 6 kg, m B = 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
Fråga: Vad är repets spänningskraft (T)?
Jawab:
w A > w B därför rör sig systemet moturs (m A rör sig nedåt, m B rör sig uppåt).
Percepatan
ΣF = ma
w A – w B = (m A + m B ) a
60 – 20 = (6 + 2) a
40 = (8) en
a = 40 / 8 = 5 m/ s²
Repspänning
m A rör sig nedåt
w A – T A = m A a
60 – T A = (6)(5)
60 – TA = 30
TA = 60–30
T2 = 30 Newton
m B rör sig uppåt
T B – w B = m B a
T B – 20 = (2)(5)
T B – 20 = 10
T B = 10 + 20
T1 = 30 Newton
Strängspänning (T) = 30 Newton.
Det rätta svaret är D.
7. Titta på bilden på sidan! Friktionen mellan repet och remskivan ignoreras. Om massan A = 5 kg, g = 10 m s⁻² och A rör sig nedåt med en acceleration på 2,5 m s⁻² , vad är då massan för B?
A. 0,5 kg
B. 1 kg
Ca 1,5 kg
D. 2 kg
E. 3 kg
Diskussion
Det är känt att:
Massa A (m A ) = 5 kg
Tyngdacceleration (g) = 10 m/ s²
Acceleration A eller systemacceleration (a) = 2,5 m/ s²
Vikt A (w A ) = (m A )(g) = (5)(10) = 50 Newton
Frågade: vad är massan av B (mB )?
Jawab:
Block A rör sig nedåt, därför är vikten av A (wA ) större än vikten av B (wB ).
Tillämpa Newtons andra lag:
ΣF = ma
w A – w B = (m A + m B ) a
50 – (mB ) (10) = (5 + mB ) (2,5)
50–10 m B = 12,5 + 2,5 m B
50 – 12,5 = 2,5 m B + 10 m B
37,5 = 12,5 m B
m B = 3 kg
Det rätta svaret är E.
8. Två föremål med massorna 2 kg och 3 kg är bundna med ett rep och sedan fästa vid en remskiva vars massa ignoreras, som visas på bilden.
Om gravitationsaccelerationens storlek = 10 ms -2 , är repets spänningskraft som systemet upplever...
A. 20 N
B. 24 N
C. 27 N
D. 30 N
Ö. 50 N
Diskussion
Det är känt att:
m1 = 2 kg, m2 = 3 kg, g = 10 m/ s2
w² = (m² ) (g) = (2 kg)(10 m/s² ) = 20 kg m/s² eller 20 Newton
w² = (m² ) (g) = (3 kg)(10 m/s² ) = 30 kg m/s² eller 30 Newton
Fråga: Vad är repets spänningskraft (T)?
Jawab:
w2 > w1 därför rör sig systemet medurs (m2 rör sig nedåt, m1 rör sig uppåt).
Percepatan
ΣF = ma
w² – w¹ = ( m³ + m² ) a
30 – 20 = (2 + 3) a
10 = (5) en
a = 10/5 = 2 m/ s².
Repspänning
m² rör sig nedåt
w² – T² = m²a
30 – T2 = (3)(2)
30 – T2 = 6
T2 = 30–6
T2 = 24 Newton
m 1 flyttar upp
T1 – w1 = m1a
T1–20 = ( 2 )(2)
T1–20 = 4
T1 = 20 + 4
T1 = 24 Newton
Strängspänning (T) = 24 Newton.
Det rätta svaret är B.
9. Två block är sammankopplade med en slät remskiva och remskivans massa ignoreras som visas i figuren. Massa A = m A , massa B = m B och block B faller med accelerationen a. Om tyngdaccelerationen är g, då är storleken på repspänningen som uppstår i block B…
A. T = mB.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)
Diskussion
Den plana ytan är slät så det finns ingen friktionskraft som hindrar block A:s rörelse. Kraften som rör blocksystemet är vikten av block B.
Beräkna systemets acceleration:
Beräkna repets spänningskraft (T):
Betrakta rörelsen hos ett av objekten, till exempel A. A rör sig åt höger.
Ersätt m A i ekvation 1 med m A i ekvation 2.
Det rätta svaret är E.
10. Ett block med massan 10 kg placeras på ett ojämnt golv och dras sedan av en horisontell kraft F. Om den statiska friktionskoefficienten är μs = 0,5 och den kinetiska friktionskoefficienten μk = 0,3. Bestäm friktionskraftens storlek när blocket precis ska röra sig. (g = 10 m/s2)
Diskussion
Blocket kommer att röra sig exakt om dragkraftens storlek = storleken på den maximala statiska friktionskraften. Statisk friktion verkar på ett objekt (hämmar objektets rörelse) när objektet dras men objektet ännu inte har rört sig. Statisk friktion har ett maximalt värde när objektet just är på väg att röra sig (objektet har ännu inte rört sig, objektet rör sig nästan). Omvänt verkar kinetisk friktion på ett objekt (hämmar objektets rörelse) när objektet redan rör sig.
Det är känt att:
Fråga: Maximal statisk friktionskraft (fs)?
Jawab:
Om objektet ligger på ett plant plan som på bilden, är normalkraftens storlek = objektets vikt.
Normalkraft (N) = gravitation (w) = 100 Newton
Formel för maximal statisk friktionskraft:
Den kinetiska friktionskoefficienten används inte i beräkningarna.
11. Två block är sammankopplade med ett lätt rep som dras av en horisontell kraft F = 20 N (se figur). Om g = 10 ms-2 och den kinetiska friktionskoefficienten mellan blocket och ytan är 0,1, bestäm storleken på blockets acceleration...
Diskussion
Det är känt att:
Frågade: acceleration (a) av blocket?
Jawab:
12. Block A med massan 2 kg och B med massan 4 kg är placerade som visas på bilden. Om golvets friktionskoefficient är 3 gånger friktionskoefficienten för block B, kommer block A att röra sig med en acceleration på 5 m/s.-2Så förhållandet mellan friktionskraften mellan block A och golvet och block A och B är… g = 10 m/s2
Diskussion
Det är känt att:
Frågade:
Jämförelse av friktionskraften hos block A och golvet (fs A) med friktionskraften hos block A och B (fs B)?
Jawab:
13. Titta på bilden på sidan! Massan av varje block är m.1 = 2 kg och m2 = 3 kg och remskivans massa ignoreras. Om planets yta är slät och g = 10 ms-2, då är systemets acceleration ….
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
Diskussion
Det är känt att:
m1 = 2 kg, m2 = 3 kg, g = 10 ms-2
w2 = m2 g = (3)(10) = 30 kg m/s2 eller 30 Newton
Fråga: Acceleration av system (a)?
Jawab:
14. Ett föremål med massa är sammankopplat med ett rep som går genom en slät remskiva som visas på bilden. Om m1 = 2 kg, m2 = 3 kg och g = 10 ms-2, då är storleken på repets spänningskraft T…
A. 10,2 N
B. 13,3 N
C. 15,5 N
D. 18,3 N
Ö. 24,0 N
Diskussion
Det är känt att:
m1 = 2 kg, m2 = 3 kg, g = 10 ms-2
w1 = (2)(10) = 20 Newton
w2 = (3)(10) = 30 Newton
Fråga: Hur stor är spänningskraften på repet (T)?
Jawab:
w2 = 30 Newton är större än w1 = 20 Newton därför m2 flytta ner, m1 flytta upp.
Newtons andra lagformel:
Repets spänningskraft?
Beroende på systemets rörelseriktning eller systemets accelerationsriktning, riktningen på gravitationskraften m2 nedåt, riktningen för repspänningskraften på m2 till toppen:
w2 - T2 = m2 a
30 – T2 = (3)(2)
30 – T2 = 6
T2 = 30 - 6
T2 = 24 Newton
Tyngdkraftens riktning m1 nedåt, riktningen för repspänningskraften på m1 till toppen:
T1 - w1 = (m1) (A)
T1 – 20 = (2)(2)
T1 - 20 = 4
T1 = 4 + 20
T1 = 24 Newton
Repspänningskraft (T) = T1 =T2 = 24 Newton.
15. Två block, vardera med en massa på 4 kg, är sammankopplade med ett rep och en remskiva som visas i figuren. Ytan och remskivan är släta. Om block B dras med en horisontell kraft på 50 N, är blockets acceleration… (g = 10 m/s)2)
A. 1,25 m/s2
B. 7,5 m/s2
C. 10 m/s2
D. 12,5 m/s2
Ö. 15 m/s2
Diskussion
Det är känt att:
mA = 4 kg, mB = 4 kg, g = 10 m/s2
wA = (mA)(g) = 4)(10) = 40 Newton
F = 50 Newton
Frågade: systemacceleration?
Jawab:
Newtons andra lagformel:
Accelerationen för båda blocken är 1,25 m/s2De två blockens rörelseriktning = dragkraftens F riktning.
16. Titta på bilden på sidan! Blockens massor är m1 = 6 kg och m2 = 4 kg, och remskivans massa ignoreras. Om planets yta är slät och g = 10 m s⁻² , då är systemets acceleration ….
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
Diskussion
Det är känt att:
m1 = 6 kg, m2 = 4 kg, g = 10 m/s2
w1 = m1 g = (6 kg)(10 m/s2) = 60 kg m/s2 eller 60 Newton
w2 = m2 g = (4 kg)(10 m/s2) = 40 kg m/s2 eller 40 Newton
Frågade: acceleration av system (a)?
Jawab:
m1är på en slät, plan yta utan friktion så att systemet drivs av allvar block 2.
Terapkan Newtons andra lag :
∑F = ma
w2 = (m1 +m2) för att
40 N = (6 kg + 4 kg) a
40 N = (10 kg) a
a = 40 10 N / XNUMX XNUMX kg
a = 4 m/s2
Det rätta svaret är D.
17. Två block, vardera med en massa på 2 kg, är sammankopplade med ett rep och en remskiva som visas i figuren. Ytan och remskivan är släta. Om block B dras med en horisontell kraft på 40 N, är blockets acceleration… (g = 10 m/ s² )
A. 5 m/s2
B. 7,5 m/s2
C. 10 m/s2
D. 12,5 m/s2
Ö. 15 m/s2
Diskussion:
Det är känt att:
mA = mB = 2 kg, g = 10 m/s2, F = 40 N
wA = mg = (2)(10) = 20 N
Fråga: blockets acceleration (a)?
Jawab:
Blockets yta är slät, därför är kraften som påverkar blockets rörelse endast kraft F och vikten av block A.
Tillämpa Newtons andra lag:
∑F = ma
F – wA = (mA +mB) för att
40 – 20 = (2 + 2) a
20 = (4) en
a = 20/4
a = 5 m/s2
Det rätta svaret är A.
Lutande plan
18. Ett block med massan 2 kg ligger på ett slätt lutande plan med lutningsvinkeln = 30o, så att blocket rör sig med konstant acceleration. Om g = 10 ms-2, då är storleken på den kraft som rör blocket...
A. 5 N
B. 6 N
C. 7 N
D. 8 N
Ö. 10 N
Diskussion
Det är känt att:
m = 2 kg, g = 10 m/s2, theta = 30o
w = mg = (2)(10) = 20 kg m/s2 = 20 N
Fråga: Vilken kraft rör blocket?
Jawab:
Kraften som rör blocket är wx.
wx = w sin teta
wx = (20 N)(sinus 30o)
wx = (20 N)(0,5)
wx = 10 N.
Kraften som rör blocket är 10 Newton.
Det rätta svaret är E.
19. Två block är sammankopplade med ett lätt rep som dras av en horisontell kraft F = 24 N. g = 10 ms-2 och golvytan är hal. Storleken på blockets acceleration med Newtons andra lag för varje objekt är...
Diskussion
Det är känt att:
m1 = 2 kg, m2 = 4 kg, F = 24 N
Fråga: Vad är blockets acceleration (a)?
Jawab:
Storleken på blockets acceleration är 4 m/s2.
20. I en stillastående hiss väger Sandi 500 N. Tyngdaccelerationen = 10 ms-2När hissen accelererar blir spänningen i repet 750 N. Således är hissens acceleration...
A. 5,0 ms-2
B. 7,5 ms-2
C. 10,0 ms-2
D. 12,5 ms-2
Ö. 15,0 ms-2
Diskussion
Det är känt att:
w = 500 N, g = 10 m/s2, T = 750 N
Fråga: hissacceleration (a)?
Jawab:
Lösenordsmassa:
w = mg
500 = meter (10)
m = 500/10
m = 50 kg
Hissens massa är okänd, så hissens totala massa och dess innehåll = kodens massa.
Enligt Newtons första lag, om hissen står stilla, så är den resulterande kraften = 0.
Repets spänningskraft (T) när hissen står stilla = 500 N.
När hissen accelererar blir repspänningskraften (T) 750 N eller ökar med 250 N.
Hissens acceleration är 5 m/s2 och accelerationsriktningen = hissens rörelseriktning är uppåt.
Frågekälla:
Nationella fysikfrågor för gymnasiet/yrkesgymnasiet
