1. En person befinner sig i en hiss som rör sig uppåt med konstant hastighet . Personens vikt är 800 N. Hisslinan går omedelbart av, så hissen faller. Bestäm normalkraften som hissens golv verkar på personen strax före och efter att hisslinan gick av.
A. 800 N och 0
B. 800 N och 800 N
C. 1600 N och 0
D. 1600 N och 800 N
Känd:
Vikt (w) = 800 Newton
Önskad: Normalkraften (N)
lösning:
Innan hissens rep går av
När personen står på hissens golv verkar en vikt på personen i en nedåtriktad riktning. Personen är i vila, så det måste finnas en normalkraft som verkar på personen, där normalkraftens riktning är uppåt och normalkraftens storlek är densamma som viktens storlek.
Eftersom personen är i vila i hissen och hissen rör sig med konstant hastighet (ingen acceleration), så det finns ingen nettokraft som verkar på personen.
∑F = 0
N – w = 0
N = w
N = 800 Newton
Efter att hissens rep gick av
Efter att hissens rep brister faller hissen och personen fritt tillsammans, där storleken och riktningen på deras acceleration är densamma som gravitationsaccelerationen. Det finns ingen normalkraft på personen.
Det rätta svaret är A.
2. Ett block med massan 20 gram rör sig med konstant hastighet på ett ojämnt horisontellt golv om en yttre kraft på 2 N verkar på blocket. Bestäm storleken på friktionskraften som blocket upplever.
A. 0.3 N
B. 1.4 N
C. 2.0 N
D. 3.6 N
Känd:
Massa (m) = 20 gram
Kraft (F) = 2 Newton
Önskat: Storleken på den friktionskraft som blocket upplever.
lösning:
Baserat på Newtons första rörelselag, om ett block rör sig med konstant hastighet, har blocket ingen acceleration. Blocket rör sig med konstant hastighet, och det finns ingen acceleration om:
– Friktionskraftens storlek (F fric ) är densamma som den yttre kraftens storlek (F)
– Friktionskraften (F fric ) har motsatt riktning mot den yttre kraften (F)
Tillämpa Newtons första rörelselag:
∑ F = 0
F – F fric = 0
F = F fric
F fric = 2 Newton
Rätt svar är C.
3. Ett slätt lutande plan med längden 0.6 m och höjden 0.4 m. Ett block med vikten 1350 N kommer att röra sig uppåt med hjälp av det lutande planet. Bestäm storleken på den kraft som behövs för att flytta blocket.
A. 100 N
B. 300 N
C. 600 N
D. 900 N
Känd:
Blockets vikt (w) = 1350 Newton
höjd = 0.6 m
motstånd = 0.4 m
Önskad: Minsta möjliga kraft
lösning:
hö = ac = 0.6 m
motstånd = bc = 0.4 m
Sin θ = bc / ac = 0.4 / 0.6 = 4/6 = 2/3
Baserat på Newtons första rörelselag, om blocket börjar röra sig uppåt, är den yttre kraften (F) minst densamma som den horisontella komponenten av vikten (w x ).
∑ F = 0
F – w x = 0
F = wx
Om F = wx , börjar objektet röra sig uppåt med konstant hastighet.
w x = w sin θ = (1350)(2/3) = (2)(450) = 900 Newton
Det rätta svaret är D.
4. Tre krafter, F1 = 22 N, F2 = 18 N och F3 = 40 N verkar på ett block. Vilken figur beskriver Newtons första lag.
lösning:
Newtons första lag: Nettokraft (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 (åt höger)
C. F2 + F3 – F1 = 18 N + 40 N – 22 N = 58 N – 22 N = 36 N (åt höger)
D. F1 + F3 – F2 = 22 N + 40 N – 18 N = 62 N – 18 N = 44 N (vänster)
