Mfano wa wakati wa nguvu

Mifano 10 ya Maswali ya Wakati wa Nguvu

1. Urefu wa fimbo AB ni mita 2 na ukubwa wa nguvu F ni Newton 10. Amua wakati wa mtindo kuelekea nukta A na mwelekeo wa kuzunguka kwa fimbo AB!
Mfano wa wakati wa nguvu 1Majadiliano
Mhimili wa mzunguko upo katika sehemu A.

Inajulikana kwamba:
Nguvu (F) = 10 Newton
Umbali AB (r)AB) = mita 2
Nguvu F huunda pembe ya 90o dhidi ya fimbo AB.
Mkono wa kulazimisha (l) = rAB dhambi 90o = (mita 2)(1) = mita 2
Aliuliza: Wakati wa nguvu kuhusu nukta A na mwelekeo wa kuzunguka kwa fimbo AB

Jibu:
Wakati wa nguvu:
τ = F l = (10 N)(2 m) = mita 20 za Newton
Wakati wa nguvu ni chanya kwa sababu nguvu F husababisha fimbo ya AB kuzunguka kinyume cha saa.

2. Urefu wa fimbo AB ni mita 2 na ukubwa wa nguvu F ni Newton 10. Amua wakati wa nguvu kuhusu nukta A na mwelekeo wa mzunguko wa fimbo AB!

Majadiliano
Mhimili wa mzunguko niMfano wa wakati wa nguvu 2iko katika sehemu A.

Inajulikana kwamba:
Nguvu (F) = 10 Newton
Umbali AB (r)AB) = mita 2
Nguvu F huunda pembe ya 60o dhidi ya fimbo AB.
Mkono wa kulazimisha (l) = rAB dhambi 60o = (mita 2)(0,5√3) = mita √3
Aliuliza: Torsi kuelekea A na mwelekeo wa kuzunguka kwa fimbo AB

Jibu:
Wakati wa nguvu:
τ = F l = (10 N)(√3 m) = 10√3 mita za Newton
Wakati wa nguvu ni chanya kwa sababu nguvu F husababisha fimbo ya AB kuzunguka kinyume cha saa.

3. Urefu wa fimbo AB ni mita 2, ukubwa wa nguvu F1 ni Newton 10 na ukubwa wa nguvu F2 ni Newton 15. Amua wakati unaotokana wa nguvu kuhusu sehemu ya katikati ya fimbo na mwelekeo wa mzunguko wa fimbo AB!

Majadiliano
Mfano wa wakati wa nguvu 4Mhimili wa mzunguko upo katikati ya fimbo.
Inajulikana kwamba:
Mtindo 1 (F)1) = 10 Newton
Umbali F1 na katikati ya shina (r1) = mita 1
Mtindo F1 kutengeneza pembe ya 90o dhidi ya fimbo AB
Mtindo wa mkono 1 (l)1) = r1 dhambi 90o = (mita 1)(1) = mita 1

Mtindo 2 (F)2) = 15 Newton
Umbali F2 na katikati ya shina (r2) = mita 1
Mtindo F2 kutengeneza pembe ya 90o dhidi ya fimbo AB
Mtindo wa mkono 2 (l)2) = r2 dhambi 90o = (mita 1)(1) = mita 1
Aliuliza: Wakati wa nguvu unaotokana katikati ya fimbo na mwelekeo wa kuzunguka kwa fimbo AB
Jibu:
Wakati wa nguvu 1:
τ1 =F1 l1 = (10 N)(1 m) = mita 10 za Newton
Wakati wa nguvu ni chanya kwa sababu nguvu F husababisha fimbo kuzunguka kinyume cha saa.

Wakati wa nguvu 2:
τ2 =F2 l2 = (15 N)(1 m) = -15 mita za Newton
Wakati wa nguvu ni hasi kwa sababu nguvu F2 kusababisha fimbo kuzunguka kwa mwendo wa saa.

Wakati wa nguvu unaotokana:
Στ = τ1 – τ2 = 10 – 15 = – mita 5 za Newton
Wakati wa nguvu unaotokana ni hasi kwa sababu nguvu inayotokana F husababisha fimbo ya AB kuzunguka kwa mwendo wa saa.

4. Urefu wa fimbo AB ni mita 2, ukubwa wa nguvu F ni1 ni 10 Newton na ukubwa wa nguvu F2 ni 10 Newton. Tambua wakati wa nguvu unaotokana na katikati ya fimbo na mwelekeo wa kuzunguka kwa fimbo AB!
Mfano wa wakati wa nguvu 6Majadiliano
Mhimili wa mzunguko upo katikati ya fimbo.
Inajulikana kwamba:
Mtindo 1 (F)1) = 10 Newton
Umbali F1 na katikati ya shina (r1) = mita 1
Mtindo F1 kutengeneza pembe ya 60o dhidi ya fimbo AB
Mtindo wa mkono 1 (l)1) = r1 dhambi 60o = (mita 1)(0,5√3) = mita 0,5√3

Mtindo 2 (F)2) = 10 Newton
Umbali F2 na katikati ya shina (r2) = mita 1
Mtindo F2 kutengeneza pembe ya 90o dhidi ya fimbo AB
Mtindo wa mkono 2 (l)2) = r2 dhambi 90o = (mita 1)(1) = mita 1
Aliuliza: Wakati wa nguvu unaotokana na katikati ya fimbo na mwelekeo wa kuzunguka kwa fimbo AB
Jibu:
Wakati wa nguvu 1:
τ1 =F1 l1 = (10 N)(0,5√3 m) = 5√3 = 8,7 mita za Newton
Wakati wa nguvu ni chanya kwa sababu nguvu F1 husababisha fimbo kuzunguka kinyume cha saa.

SOMA PIA  Vipingamizi vya upinzani sambamba

Wakati wa nguvu 2:
τ2 =F2 l2 = (10 N)(1 m) = -10 mita za Newton
Wakati wa nguvu ni hasi kwa sababu nguvu F2 kusababisha fimbo kuzunguka kwa mwendo wa saa.

Wakati wa nguvu unaotokana:
Στ = τ1 – τ2 = 8,7 – 10 = – mita 1,3 za Newton
Wakati wa nguvu unaotokana ni hasi kwa sababu nguvu inayotokana F husababisha fimbo ya AB kuzunguka kwa mwendo wa saa.

5. Urefu wa fimbo AB ni mita 10, ukubwa wa nguvu F ni1 ni 10 Newton, ukubwa wa nguvu F2 ni 10 Newton na ukubwa wa nguvu F3 ni Newton 15. Umbali kati ya nukta A na nukta C ni mita 7,5. Nguvu F2 iko katikati ya fimbo AB. Tambua wakati wa nguvu unaotokana katika nukta C ambayo iko mita 2,5 kutoka nukta B! Pia tambua mwelekeo wa mzunguko wa fimbo AB.
Mfano wa wakati wa nguvu 8Majadiliano
Mhimili wa mzunguko upo katika nukta C ambayo iko mita 2,5 kutoka nukta B.
Inajulikana kwamba:
Mtindo 1 (F)1) = 10 Newton
Umbali F1 na nukta C (r1) = mita 2,5
Mtindo F1 kutengeneza pembe ya 90o dhidi ya fimbo AB
Mtindo wa mkono 1 (l)1) = r1 dhambi 90o = (mita 2,5)(1) = mita 2,5

Mtindo 2 (F)2) = 10 Newton
Umbali F2 na nukta C (r2) = mita 2,5
Mtindo F2 kutengeneza pembe ya 90o dhidi ya fimbo AB
Mtindo wa mkono 2 (l)2) = r2 dhambi 90o = (mita 2,5)(1) = mita 2,5

Mtindo 3 (F)3) = 15 Newton
Umbali F3 na nukta C (r3) = mita 7,5
Mtindo F3 kutengeneza pembe ya 90o dhidi ya fimbo AB
Mtindo wa mkono 3 (l)3) = r3 dhambi 90o = (mita 7,5)(1) = mita 7,5
Aliuliza: Wakati unaotokana wa nguvu kuhusu nukta C na mwelekeo wa kuzunguka kwa fimbo AB.
Jibu:
Wakati wa nguvu 1:
τ1 =F1 l1 = (10 N)(2,5 m) = mita 25 za Newton
Wakati wa nguvu ni chanya kwa sababu nguvu F1 kusababisha fimbo kuzunguka kinyume cha saa.

Wakati wa nguvu 2:
τ2 =F2 l2 = (10 N)(2,5 m) = mita 25 za Newton
Wakati wa nguvu ni chanya kwa sababu nguvu F2 kusababisha fimbo kuzunguka kinyume cha saa.

Wakati wa nguvu 3:
τ3 =F3 l3 = (15 N)(7,5 m) = -112,5 mita za Newton
Wakati wa nguvu ni hasi kwa sababu nguvu F3 kusababisha fimbo kuzunguka kwa mwendo wa saa.

Wakati wa nguvu unaotokana:
Στ = τ1 + τ2 – τ3 = 25 + 25 – 112,5 = – 62,5 mita za Newton
Wakati wa nguvu unaotokana ni hasi kwa sababu nguvu inayotokana F husababisha fimbo ya AB kuzunguka kwa mwendo wa saa.

6. Urefu wa fimbo AB ni mita 10, ukubwa wa nguvu F ni1 ni 10 Newton, ukubwa wa nguvu F2 ni 10 Newton na ukubwa wa nguvu F3 ni Newton 10. Tambua wakati unaotokana wa nguvu katika nukta A ambayo iko mita 5 kutoka sehemu ya mgongano wa nguvu F.1Pia amua mwelekeo wa mzunguko wa fimbo AB.
Majadiliano
Mfano wa wakati wa nguvu 11Mhimili wa mzunguko upo katika sehemu A.
Inajulikana kwamba:
Mtindo 1 (F)1) = 10 Newton
Umbali F1 na nukta A (r1) = mita 5
Mtindo F1 kutengeneza pembe ya 60o dhidi ya fimbo AB
Mtindo wa mkono 1 (l)1) = r1 dhambi 60o = (mita 5)(0,5√3) = mita 2,5√3

SOMA PIA  Mifano ya Maswali Yanayojadili Sehemu za Umeme kwenye Sahani Sambamba

Mtindo 2 (F)2) = 10 Newton
Umbali F2 na nukta A (r2= 0
Mtindo F2 kutengeneza pembe ya 90o dhidi ya fimbo AB
Mtindo wa mkono 2 (l)2) = r2 dhambi 90o = (0)(1) = 0
Mtindo 3 (F)3) = 10 Newton
Umbali F3 na nukta A (r3) = mita 10
Mtindo F3 kutengeneza pembe ya 30o dhidi ya fimbo AB
Mtindo wa mkono 3 (l)3) = r3 dhambi 30o = (mita 10)(0,5) = mita 5
Aliuliza: Wakati unaotokana wa nguvu kuhusu nukta A na mwelekeo wa kuzunguka kwa fimbo AB.
Jibu:
Wakati wa nguvu 1:
τ1 =F1 l1 = (10 N)(2,5√3 m) = 25√3 = 43,3 mita za Newton
Wakati wa nguvu ni chanya kwa sababu nguvu F1 husababisha fimbo kuzunguka kinyume cha saa.

Wakati wa nguvu 2:
τ2 =F2 l2 = (10 N)(0) = 0
Wakati wa nguvu ni sifuri kwa sababu nguvu F2 inaendana na mhimili wa mzunguko

Wakati wa nguvu 3:
τ3 =F3 l3 = (10 N)(5 m) = -50 mita za Newton
Wakati wa nguvu ni hasi kwa sababu nguvu F3 kusababisha fimbo kuzunguka kwa mwendo wa saa.

Wakati wa nguvu unaotokana:
Στ = τ1 + τ2 – τ3 = 43,3 + 0 – 50 = – 6,7 mita za Newton
Wakati wa nguvu unaotokana ni hasi kwa sababu nguvu inayotokana F husababisha fimbo ya AB kuzunguka kwa mwendo wa saa.

7. Vikosi vitatu F1, F2, na F3 hutenda kazi kwenye fimbo kama inavyoonyeshwa kwenye mchoro ufuatao. Ikiwa uzito wa fimbo umepuuzwa na urefu wa fimbo ni mita 4, basi thamani ya wakati wa nguvu kuhusu mhimili wa mzunguko katika nukta C ni…. (dhambi 53o = 0,8, cos 53o = 0,6, AB = BC = CD = DE = mita 1)
Majadiliano ya Mtihani wa Kitaifa wa Fizikia ya Shule ya Upili wa 2014 - Wakati wa Nguvu (Torque) 8a

A. 12 Nm
B. 8 Nm
C. 6 Nm
D. 2 Nm
E. Sifuri

Majadiliano
Inajulikana kwamba:
Mhimili wa mzunguko uko katika nukta C.
Mtindo 1 (F)1) = 5 Newton
Umbali kati ya sehemu za kazi F1 na mhimili wa mzunguko (r1) = mita 2
Mtindo 2 (F)2) = 0,4 Newton
Umbali kati ya sehemu ya kufanya kazi F2 na mhimili wa mzunguko (r)2) = mita 1
Mtindo 3 (F)3) = 4,8 Newton
Umbali kati ya sehemu za kazi F3 na mhimili wa mzunguko (r3) = mita 2
Swali: Thamani ya wakati wa nguvu kuhusu mhimili wa mzunguko katika nukta C
Jibu:

Wakati wa Nguvu 1:
Majadiliano ya Mtihani wa Kitaifa wa Fizikia ya Shule ya Upili wa 2014 - Wakati wa Nguvu (Torque) 8bWakati wa nguvu 1 husababisha fimbo kuzunguka kinyume cha saa ili wakati wa nguvu 1 uwe na ishara chanya.
Wakati wa Nguvu 2:
Majadiliano ya Mtihani wa Kitaifa wa Fizikia ya Shule ya Upili wa 2014 - Wakati wa Nguvu (torque) 8cWakati wa nguvu 2 husababisha fimbo kuzunguka kuelekea mzunguko wa saa ili wakati wa nguvu 2 uwe na ishara hasi.
Wakati wa Nguvu 3:
Majadiliano ya Mtihani wa Kitaifa wa Fizikia ya Shule ya Upili wa 2014 - Wakati wa Nguvu (Torque) 8dWakati wa nguvu 3 husababisha fimbo kuzunguka kuelekea mzunguko wa saa ili wakati wa nguvu 3 uwe na ishara hasi.

Wakati wa nguvu unaotokana:
Majadiliano ya Mtihani wa Kitaifa wa Fizikia ya Shule ya Upili wa 2014 - Wakati wa Nguvu (Torque) 8eUkubwa wa wakati wa nguvu ni mita 2 za Newton. Wakati hasi wa nguvu unamaanisha kuwa fimbo huzunguka kinyume cha saa.
Jibu sahihi ni D.

8. Ukubwa wa wakati unaotokana wa nguvu kwenye mhimili katika nukta O na nguvu zinazofanya kazi kwenye fimbo ikiwa uzito wake hauzingatiwi ni….
Majadiliano ya Mtihani wa Kitaifa wa Fizikia ya Shule ya Upili wa 2014 - Wakati wa Nguvu (torque) 8f

A. 7,5 Nm
B. 4 Nm
C. 3,5 Nm
D. 3 Nm
E. 2 Nm

Majadiliano
Inajulikana kwamba:
Mhimili wa mzunguko uko katika nukta O.
Mtindo 1 (F)1) = 6 Newton
Umbali kati ya sehemu za kazi F1 na mhimili wa mzunguko (r1) = mita 1
Mtindo 2 (F)2) = 6 Newton
Umbali kati ya sehemu ya kufanya kazi F2 na mhimili wa mzunguko (r)2) = mita 2
Mtindo 3 (F)3) = 4 Newton
Umbali kati ya sehemu za kazi F3 na mhimili wa mzunguko (r3) = mita 2
Swali: Thamani ya wakati wa nguvu kuhusu mhimili wa mzunguko katika nukta C
Jibu:
Wakati wa Nguvu 1:
Majadiliano ya Mtihani wa Kitaifa wa Fizikia ya Shule ya Upili wa 2014 - Wakati wa nguvu (torque) 8gWakati wa nguvu 1 husababisha fimbo kuzunguka kinyume cha saa ili wakati wa nguvu 1 uwe na ishara chanya.
Wakati wa Nguvu 2:
Majadiliano ya Mtihani wa Kitaifa wa Fizikia ya Shule ya Upili wa 2014 - Wakati wa nguvu (torque) 8hWakati wa nguvu 2 husababisha fimbo kuzunguka kinyume cha saa ili wakati wa nguvu 2 uwe na ishara chanya.
Wakati wa Nguvu 3:
Majadiliano ya Mtihani wa Kitaifa wa Fizikia ya Shule ya Upili wa 2014 - Wakati wa Nguvu (Torque) 8iWakati wa nguvu 3 husababisha fimbo kuzunguka kuelekea mzunguko wa saa ili wakati wa nguvu 3 uwe na ishara hasi.

SOMA PIA  Mfano wa mgongano wa sehemu ya elastic

Wakati wa nguvu unaotokana:
Majadiliano ya Mtihani wa Kitaifa wa Fizikia ya Shule ya Upili wa 2014 - Wakati wa Nguvu (torque) 8jUkubwa wa wakati wa nguvu ni mita 4 za Newton. Wakati chanya wa nguvu unamaanisha kuwa fimbo huzunguka kinyume cha saa.
Jibu sahihi ni B.

9. Fimbo ina urefu wa mita 8. Nguvu tatu hufanya kazi kwenye fimbo, kama inavyoonyeshwa kwenye mchoro ulio hapa chini. Ukubwa wa wakati wa nguvu unaosababisha fimbo kuzunguka katikati yake ni…
A. 10 N m
B. 20 N m
C. 30 N m
D. 40 N m
E. 50 N m

Majadiliano:
Mfano wa Wakati wa Nguvu - UnKatikati ya fimbo iko katikati. Fimbo ina urefu wa mita 8, kwa hivyo katikati ya fimbo iko mita 4 kutoka mwisho wa fimbo.
Wakati wa Nguvu 1 = F1 l1 = (10 N)(4 m) = 40 N m
Wakati wa Nguvu 1 una thamani chanya kwa sababu Wakati wa Nguvu 1 husababisha fimbo kuzunguka kinyume cha saa.
Wakati wa Nguvu 2 = F2 l2 = (10 N)(2 m) = – 20 N m
Wakati wa Nguvu 2 una thamani hasi kwa sababu Wakati wa Nguvu 2 husababisha fimbo kuzunguka kwa mwelekeo wa saa.
Wakati wa Nguvu 3 = F3 l3 = (15 N)(2 m) = – 30 N m
Wakati wa Nguvu 3 una thamani hasi kwa sababu Wakati wa Nguvu 3 husababisha fimbo kuzunguka kwa mwelekeo wa saa.

Nguvu Inayotokana Wakati = 40 N m – 20 N m – 30 N m = – 10 N m

Wakati unaotokana wa nguvu au torque inayotokana ina thamani hasi, hii inaonyesha kwamba mwelekeo wa mzunguko wa fimbo ni wa saa.

Jibu sahihi ni A.

10. Nguvu F1 = 10 N, F2 = 15 N, F3 = 15 N na F4 = 10 N, ikitenda kazi kwenye fimbo ABCD kama inavyoonyeshwa kwenye mchoro. Urefu wa fimbo ABCD ni mita 20. Ikiwa uzito wa fimbo hauzingatiwi basi thamani ya wakati wa nguvu kuhusu nukta D ni...
A. 15 Nm
B. 18 Nm
C. 35 Nm
D. 63 Nm
E. 68 Nm

Mifano ya maswali ya torque - mtihani wa kitaifa - 2Majadiliano:
Madhumuni ya swali hili ni kupata thamani ya wakati wa nguvu unaosababisha fimbo kuzunguka, ambapo kitovu cha mzunguko kiko katika nukta D.
Wakati wa Nguvu 1 = F1 l1 = (10 N)(15 m) = 150 N m
Wakati wa Nguvu 1 una thamani chanya kwa sababu Wakati wa Nguvu 1 husababisha fimbo kuzunguka kinyume cha saa.
Wakati wa Nguvu 2 = F2 l2 = (15 N)(5 m) = -75 N m
Wakati wa Nguvu 2 una thamani hasi kwa sababu Wakati wa Nguvu 2 husababisha fimbo kuzunguka katika mwelekeo sawa na mzunguko wa saa.
Wakati wa Nguvu 3 = F3 l3 = (15 N)(0 m) = 0 N m

Wakati wa Nguvu 3 ni sifuri kwa sababu F3 inaendana na mhimili wa mzunguko.
Wakati wa Nguvu 4 = F4 l4 = (10 N)(5 m) = 50 N m
Wakati wa Nguvu 4 una thamani chanya kwa sababu Wakati wa Nguvu 4 husababisha fimbo kuzunguka kinyume cha saa.

Nguvu Inayotokana Wakati = 150 N m – 75 N m + 50 N m = 125 N m
Wakati unaotokana wa nguvu au torque inayotokana ina thamani chanya, kwa hivyo mwelekeo wa kuzunguka kwa fimbo ni kinyume na mwelekeo wa kuzunguka kwa mikono ya saa.

 

Print Friendly, PDF & Email

Acha maoni