ตัวอย่าง 2 ข้อของการประยุกต์ใช้กฎของนิวตันกับระบบแรงดึงจากเชือกและรอก
1. มวลของบล็อกที่ 1 คือ 2 กิโลกรัม มวลของบล็อกที่ 2 คือ 3 กิโลกรัม และความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงคือ 10 เมตร/วินาที²2จงหา (ก) ขนาดและทิศทางของความเร่งของระบบ และ (ข) ขนาดของแรงตึงบนเชือก!
การอภิปราย
เป็นที่รู้จัก :
มวลของบล็อก 1 (ม.)1) = 2 กก.
มวลของบล็อก 2 (ม.)2) = 3 กก.
ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (g) = 10 m/s²2
น้ำหนักของบล็อก 1 (w1) = ม.1 g = (2)(10) = 20 นิวตัน
น้ำหนักของบล็อก 2 (w2) = ม.2 g = (3)(10) = 30 นิวตัน
จาวาบ :
(ก) ขนาดและทิศทางของความเร่งของระบบ
w2 > w1 ดังนั้น บล็อกที่ 2 เคลื่อนลง บล็อกที่ 1 เคลื่อนขึ้น ดังนั้นระบบจึงเคลื่อนที่ตามเข็มนาฬิกา แรงในทิศทางเดียวกับการเคลื่อนที่ของระบบคือ w2 และที1มีค่าเป็นบวก แรงที่ตรงข้ามกับการเคลื่อนที่ของระบบ นั่นคือ T2 และ w1เป็นค่าลบ
แรงดึงในเชือกมีค่าเท่ากันทุกส่วนของเชือก
ดังนั้น ที1 = ท2 = ท
w2 – T + T – w1 = (ม.1 + ม2)
w2 - ว1 = (ม.1 + ม2)
30 – 20 = (2 + 3) ก
10 = 5 ก.
a = 10 / 5
a = 2 ม./วินาที2
ขนาดของความเร่งของระบบคือ 2 ม./วินาที²2.
(b) ขนาดของแรงตึงในเชือก
ทบทวนบทเรียนที่ 2.
มีแรงสองแรงกระทำต่อบล็อกที่ 2 เป็นครั้งแรกน้ำหนักของบล็อกที่ 2 (w)2) ซึ่งมีทิศทางลงด้านล่าง ในทิศทางเดียวกับการเคลื่อนที่ของบล็อก 2 ดังนั้นจึงมีเครื่องหมายเป็นบวก ที่สองแรงดึงของเชือกบนบล็อก 2 (T)2) ซึ่งมีทิศทางขึ้นด้านบน ตรงข้ามกับทิศทางการเคลื่อนที่ของบล็อกที่ 2 ดังนั้นจึงมีเครื่องหมายลบ ใช้กฎข้อที่สองของนิวตัน:
ทบทวนบทเรียนที่ 1.
มีแรงสองแรงกระทำต่อบล็อกที่ 1 เป็นครั้งแรกน้ำหนักของบล็อกที่ 1 (w)1) ซึ่งมีทิศทางลงด้านล่าง ตรงข้ามกับทิศทางการเคลื่อนที่ของบล็อกที่ 1 ดังนั้นจึงมีเครื่องหมายลบ ที่สองแรงดึงของเชือกบนบล็อก 1 (T)1) ซึ่งมีทิศทางขึ้นด้านบน ในทิศทางเดียวกับการเคลื่อนที่ของบล็อกที่ 1 ดังนั้นจึงมีเครื่องหมายบวก ใช้กฎข้อที่สองของนิวตัน:
ขนาดของแรงดึงเชือก = T1 = ท2 = T = 24 นิวตัน
2. บล็อกที่ 1 วางอยู่บนพื้นผิวเรียบขรุขระที่มีแรงเสียดทาน มวลของบล็อกที่ 1 คือ 2 กิโลกรัม มวลของบล็อกที่ 2 คือ 4 กิโลกรัม และความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงคือ 10 เมตร/วินาที²2สัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสถิตและแรงเสียดทานจลน์คือ 0,4 และ 0,3 ตามลำดับ ระบบอยู่นิ่งหรือกำลังเคลื่อนที่? ถ้าหากระบบกำลังเคลื่อนที่ จงหาขนาดและทิศทางของความเร่งของระบบ!
การอภิปราย
แรงดึง (T) ของเชือกไม่ได้แสดงไว้ เนื่องจากเช่นเดียวกับการคำนวณก่อนหน้านี้ แรงดึงของเชือกจะถูกตัดออกจากสมการในที่สุด หากโจทย์ถามถึงแรงดึงของเชือก จะต้องแสดงไว้ แต่ถ้าโจทย์ไม่ได้ถาม ก็ให้ละเว้นไป
เป็นที่รู้จัก :
ถาม ระบบนี้อยู่นิ่งหรือกำลังเคลื่อนที่? ถ้ากำลังเคลื่อนที่ จงหาขนาดและทิศทางของความเร่งของระบบ!
จาวาบ :
เพราะว่า...2 > ฉs (40 นิวตัน > 8 นิวตัน) จากนั้นระบบจะเคลื่อนที่ โดยที่บล็อก 2 เคลื่อนที่ลงในแนวดิ่ง และบล็อก 1 เคลื่อนที่ไปทางขวาในแนวนอน เมื่อระบบกำลังเคลื่อนที่ แรงเสียดทานที่กระทำต่อบล็อก 1 คือแรงเสียดทานจลน์ (f)kใช้กฎข้อที่สองของนิวตัน:
ขนาดของความเร่งของระบบคือ 5,7 ม./วินาที²2
[ภาษาอังกฤษ : วัตถุที่เชื่อมต่อกันด้วยเชือกและรอก – การประยุกต์ใช้กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน]
