Mifano 4 ya Maswali ya Nguvu ya Kati
1. Kitu chenye uzito wa gramu 200 kimefungwa kwenye kamba nyepesi na kisha kuzungushwa mlalo kwa kasi ya pembe isiyobadilika ya rad 5 s -1 , kama inavyoonyeshwa kwenye mchoro ufuatao. Ikiwa urefu wa kamba ni l = 60 cm, basi ukubwa wa nguvu ya katikati inayofanya kazi kwenye kitu hicho ni…
A. 0,3 N
B. 0,6 N
C. 3 N
D. 6 N
E. 30 N
Majadiliano
Inajulikana kwamba:
Uzito wa kitu (m) = gramu 200 = 200/1000 kg = 2/10 kg = 0,2 kg
Kasi ya pembe (ω) = radiani 5/sekunde
Urefu wa kamba = radius (r) ya njia ya mviringo = 60 cm = 60/100 mita = mita 0,6
Swali: Ukubwa wa nguvu ya katikati inayofanya kazi kwenye kitu ni….
Jibu:
Nguvu ya katikati ni nguvu inayotokana na kitu inayosababisha kitu kupata kasi ya katikati. Fomula ya nguvu ya katikati ni:
∑ F = ma s
∑ F = mv 2 /r = m ω 2 r
Maelezo: ∑ F = nguvu ya katikati, m = uzito wa kitu, v = kasi ya tangential, ω = kasi ya angular, r = radius ya njia ya mviringo.
∑ F = m ω 2 r = (0,2)(5) 2 (0,6) = (0,2)(25)(0,6) = 3 Newton
Jibu sahihi ni C.
2. Mwanafunzi anazungusha jiwe lililofungwa kwenye ncha ya kamba. Jiwe huzungushwa mlalo kama inavyoonyeshwa hapo juu. Ikiwa kasi ya kuzunguka kwa jiwe itaongezeka maradufu, nguvu ya katikati inakuwa...
A. Mara 6 ya awali
B. Mara 5 tena
C. asili mara 4
D. Mara 2 tena
E. Mara 2 ya awali
Majadiliano
Inajulikana kwamba:
Uzito wa jiwe = m
Kasi ya jiwe = v
Urefu wa kamba = radius = r
Swali: Ikiwa kasi itaongezeka mara mbili, nguvu ya katikati inakuwa...
Jibu:
Ikiwa kasi imeongezeka mara mbili, basi nguvu ya katikati inakuwa:
Nguvu ya katikati inakuwa mara 4 ya ile ya awali.
Jibu sahihi ni C.
3. Mkunjo kwenye barabara tambarare umeundwa ili kupitwa na gari kwa kasi ya juu ya 10 ms -1 . Mgawo wa msuguano kati ya matairi na barabara ni 0,5 na kipenyo cha mkunjo wa barabara ni R m. Kisha thamani ya R ni…. (g = 10 ms -2 )
A. mita 7,5
B. mita 8,0
C. mita 10
D. mita 15
E. mita 20
Majadiliano
Inajulikana kwamba:
Kasi (v) = 10 m/s
Mgawo wa msuguano kati ya tairi na barabara (μs ) = 0,5
Kuongeza kasi kutokana na uvutano (g) = 10 m/s 2
Swali: Kipenyo cha mkunjo wa barabara (mita R)
Jibu:
Nguvu pekee ya mlalo inayotokea kwenye gari inapozunguka ni msuguano tuli . Fomula ya msuguano tuli ni:
4. Gari linaendesha kwenye kona barabarani katika nafasi ya M kama inavyoonekana kwenye picha hapa chini.
Mgawo wa msuguano tuli kati ya magurudumu na barabara ni 0,4 (mchapuko wa mvuto 10 m/s -2 ). Ili kuzuia gari kutoka kwenye wimbo, kasi ya juu inayoruhusiwa ni…
A. √Mis 10-1
B. 2 √ 10 ms -1
C. 4 √ 10 ms -1
D. 5 √ 10 ms -1
E. 6 √ 10 ms -1
Majadiliano
Inajulikana kwamba:
Mgawo wa msuguano tuli (μs ) = 0,4
Kuongeza kasi kutokana na uvutano (g) = 10 m/s 2
Kipenyo cha mkunjo (R) = mita 40
Alipoulizwa: kasi ya juu zaidi (v)
Jibu:
Sheria ya pili ya Newton ya mwendo katika mwendo wa duara sare
Taarifa:
ΣF = nguvu ya katikati = nguvu inayotokana = nguvu jumla, m = uzito wa kitu, a s = kuongeza kasi ya katikati, v = kasi ya mstari, R = radius ya mkunjo
Nguvu ya katikati
Nguvu ya katikati ni nguvu inayotokana inayoelekezwa katikati ya njia ya mviringo. Gari linaposogea katika duara, nguvu pekee inayoelekezwa katikati ni msuguano tuli, kwa hivyo msuguano tuli ni nguvu ya katikati.
Fomula ya nguvu ya msuguano tuli:
Taarifa:
μ s = mgawo wa msuguano tuli, w = uzito wa kitu, m = uzito wa kitu, g = kasi kutokana na uvutano.
Hesabu kasi ya juu zaidi (v):
Jibu sahihi ni C.
Chanzo cha swali:
Maswali ya Fizikia ya Mtihani wa Kitaifa kwa Shule ya Upili ya Wazee/Shule ya Upili ya Ufundi
