Newton Yasalarına Ait 20 Örnek
Newton'un Birinci Yasası
1. Bir cisme etki eden bileşke kuvvet sıfır ise, o zaman...
(1) nesne ivmelenmeyecektir
(2) nesneler her zaman hareketsizdir
(3) cismin hızındaki değişim sıfırdır
(4) Bir cismin sabit bir hızla düz bir çizgide hareket etmesi imkansızdır.
Gerçek şu ki…
A. (1), (2) ve (3)
B. (1) ve (3) yalnızca
C. (2) ve (4) yalnızca
D. (4) yalnızca
E. (1), (2), (3) ve (4)
Pembahasan
Doğru cevap şudur:
(1) Nesne ivmelenmeyecektir
Bileşke kuvvet, bir cismin ivmelenmesine neden olur. Bileşke kuvvet sıfır ise, cisim ivmelenmez.
(2) Nesneler her zaman hareketsizdir
Newton'un Birinci Yasası, bir cisme etki eden bileşke kuvvet sıfır ise, hareketsiz duran bir cismin hareketsiz kalacağını ve sabit hızla hareket eden (düzgün doğrusal hareket) bir cismin de sabit hızla hareket etmeye devam edeceğini belirtir.
(3) Nesnenin hızındaki değişim sıfırdır
Hızdaki değişim = ivme. Bir cismin hızındaki değişim sıfırsa, cismin ivmesi de sıfırdır. İvme sıfırsa, cisme etki eden bileşke kuvvet de sıfırdır.
Doğru cevap A şıkkıdır.
Asansördeki Nesneler
2. Sandi asansörde dururken ağırlığı 500 N'dur. Yerçekimi ivmesi = 10 ms⁻² . Asansör ivmelendiğinde, halattaki gerilim 750 N olur. Dolayısıyla, asansörün ivmesi…
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
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Asansörün ağırlığı (w) = 500 Newton = 500 kg ms –2 (durağan asansör)
Yerçekimi ivmesi (g) = 10 m s –2
Şifre Kütlesi (m) = 500 / 10 = 50 kg
Halat gerilimi (T) = 750 N (asansör ivmeleniyor)
Asansörün kütlesi ihmal edilmiştir.
Sorulan soru: Asansörün ivmesi
Cevap :
Asansör hareketsizdir, ivmesi yoktur (a = 0). Yukarı doğru kuvvet pozitif, aşağı doğru kuvvet negatiftir.
ΣF = ma
T – w = 0
T = w
T = 500 Newton
Asansör aşağı doğru ivmelenirse, halattaki gerilim kuvveti 500 Newton'dan daha az olur. Öte yandan, asansör yukarı doğru ivmelenirse, halattaki gerilim kuvveti 500 Newton'dan daha büyük olur.
Halattaki gerilim 750 N'ye ulaşır ve bu da asansörün yukarı doğru ivmelenmesine neden olur. Asansörün hareket yönüyle aynı yöndeki kuvvetler pozitif, zıt yöndeki kuvvetler ise negatiftir.
T – w = ma
750 – 500 = 50 a
250 = 50 a
bir = 250 / 50
a = 5,0 ms –2
Doğru cevap A şıkkıdır.
3. Kütlesi 60 kg olan bir kişi, aşağı doğru 3 ms⁻² ivmeyle hareket eden bir asansörde bulunmaktadır . Yerçekimi ivmesi 10 ms⁻² ise , asansör zemininin kişiye uyguladığı normal kuvvetin büyüklüğü nedir?
180 K
B. 200 K
C.340 N
D.420K
E. 600 N
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Kütle (m) = 60 kg
Kişi ve asansörün ivmesi (a) = 3 m/ s²
Yerçekimi ivmesi (g) = 10 m/ s²
Yerçekimi (w) = mg = (60)(10) = 600 Newton
Sorulan: normal kuvvet (N)
Cevap :
Asansörde bulunan bir kişiye etki eden iki kuvvet vardır: yerçekimi (w) ve asansör katının kişiye uyguladığı normal kuvvet (N). Üç vektörel nicelik vardır: yerçekimi, normal kuvvet ve asansör ivmesi. Yerçekimi aşağı doğru, normal kuvvet yukarı doğru ve asansör ivmesi aşağı doğru yönlüdür. Aşağı doğru yönlü vektörel niceliğin pozitif, yukarı doğru yönlü vektörel niceliğin ise negatif işareti seçilmiştir.
∑ F = ma
w – N = (60)(3)
600 – N = 180
N = 600 – 180
N = 420 Newton
Doğru cevap D şıkkıdır.
4. Kütlesi 40 kg olan Reza, yukarı doğru hareket eden bir asansörde bulunmaktadır. Asansör zemininin Reza'nın ayaklarına uyguladığı kuvvet 520 N ve yerçekimi ivmesi 10 ms⁻² ise , asansörün ivmesi nedir?
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
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Kütle (m) = 40 kg
Normal kuvvet (N) = 520 N
Yerçekimi ivmesi (g) = 10 m/ s²
Yerçekimi kuvveti (w) = mg = (40)(10) = 400 N
Sorulan soru: Asansörün ivmesi
Cevap :
∑ F = ma
400 – 520 = (40)(a)
-120 = (40)(a)
a = -120/40
a = -3 m/ s²
Asansörün ivmesi 3 m/s²'dir . Negatif işaret, asansörün yukarı doğru hareket ettiğini gösterir.
5. Kütlesi 60 kg olan bir kişi, aşağı doğru 3 ms⁻² ivmeyle hareket eden bir asansörde bulunmaktadır . Kişinin ayaklarının asansörün zeminine uyguladığı basınç ne kadardır?
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Kişinin kütlesi (m) = 60 kg
Kişinin ağırlığı (w) = mg = (60 kg)(10 m/s² ) = 600 kg m/s² = 600 Newton
Asansör ivmesi (a) = 3 m/s² , aşağı doğru.
Sorulan soru: Bir kişinin ayakları asansörün zeminine ne kadar basınç uygular?
Cevap :
Asansör, 3 m/s² ivme (a) ile aşağı doğru hareket etmektedir . Asansörün hareket yönüyle aynı yöndeki kuvvet pozitif, asansörün hareket yönünün tersine olan kuvvet ise negatiftir.
w – N = ma
N = w – ma
N = 600 – (60)(3)
N = 600 – 180
N = 420 Newton
Bu, asansör katının kişiye uyguladığı normal kuvvettir. Kişi asansörde hareketsizdir, bu nedenle normal kuvvetin büyüklüğü kişinin görünen ağırlığına eşittir. Görünen ağırlık, kişinin ayaklarının zemine uyguladığı basınca eşittir.
Makaralı Halat Yük Sistemi
6. Her birinin kütlesi 6 kg ve 2 kg olan A ve B olmak üzere iki cisim, şekilde gösterildiği gibi bir makara üzerinden bir iple bağlanmıştır. İp ile makara arasındaki sürtünme ihmal edilirse ve g = 10 ms⁻² ise , ipteki gerilim nedir?
20 K
B. 24 K
C.27 N
D.30K
E. 50 N
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
m A = 6 kg, m B = 2 kg, g = 10 m/s 2
w A = m A g = (6 kg)(10 m/s 2 ) = 60 kg m/s 2
w B = m B g = (2 kg)(10 m/s 2 ) = 20 kg m/s 2
Soru: Halatın gerilim kuvveti (T) nedir?
Cevap :
w A > w B olduğundan sistem saat yönünün tersine hareket eder (m A aşağı, m B yukarı hareket eder).
Hızlanma
ΣF = ma
w A – w B = (m A + m B ) a
60 – 20 = (6 + 2) a
40 = (8) a
a = 40 / 8 = 5 m/ s²
Halat gerginliği
m A aşağı doğru hareket eder
w A – T A = m A a
60 – T A = (6)(5)
60 – TA = 30
TA = 60 – 30
T 2 = 30 Newton
m B yukarı doğru hareket ediyor
T B – w B = m B a
T B – 20 = (2)(5)
T B – 20 = 10
T B = 10 + 20
T 1 = 30 Newton
İp gerilimi (T) = 30 Newton.
Doğru cevap D şıkkıdır.
7. Yandaki resme bakın! İp ve makaranın sürtünmesi ihmal edilmiştir. Eğer A kütlesi 5 kg, g = 10 m s⁻² ve A aşağı doğru 2,5 m s⁻² ivmeyle hareket ediyorsa , B'nin kütlesi nedir?
A. 0,5 kg
B. 1 kg
Yaklaşık 1,5 kg
D. 2 kg
E. 3 kg
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Kütle A (m A ) = 5 kg
Yerçekimi ivmesi (g) = 10 m/ s²
İvme A veya sistem ivmesi (a) = 2,5 m/ s²
Ağırlık A (w A ) = (m A )(g) = (5)(10) = 50 Newton
Sorulan soru: B'nin kütlesi (m B ) nedir?
Cevap :
A bloğu aşağı doğru hareket ettiğinden, A'nın ağırlığı (w A ) B'nin ağırlığından (w B ) daha büyüktür.
Newton'un ikinci yasasını uygulayın:
ΣF = ma
w A – w B = (m A + m B ) a
50 – (m B )(10) = (5 + m B ) (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
Doğru cevap E şıkkıdır.
8. Kütleleri 2 kg ve 3 kg olan iki cisim bir iple birbirine bağlanmış ve daha sonra resimde gösterildiği gibi kütlesi ihmal edilen bir makaraya takılmıştır.
Yerçekimi ivmesinin büyüklüğü = 10 ms⁻² ise , sistemin maruz kaldığı ip gerilim kuvveti...
20 K
B. 24 K
C.27 N
D.30K
E. 50 N
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
m 1 = 2 kg, m 2 = 3 kg, g = 10 m/ s²
w 1 = (m 1 )(g) = (2 kg)(10 m/s 2 ) = 20 kg m/s 2 veya 20 Newton
w 2 = (m 2 )(g) = (3 kg)(10 m/s 2 ) = 30 kg m/s 2 veya 30 Newton
Soru: Halatın gerilim kuvveti (T) nedir?
Cevap :
w 2 > w 1 olduğundan sistem saat yönünde hareket eder (m 2 aşağı, m 1 yukarı hareket eder).
Hızlanma
ΣF = ma
w 2 – w 1 = (m 1 + m 2 ) a
30 – 20 = (2 + 3 ) a
10 = (5) a
a = 10 / 5 = 2 m/ s².
Halat gerginliği
m 2 aşağı doğru hareket eder
w 2 – T 2 = m 2 a
30 – T 2 = (3)(2)
30 – T 2 = 6
T 2 = 30 – 6
T 2 = 24 Newton
m 1 yukarı doğru hareket eder
T 1 – w 1 = m 1 a
T 1 – 20 = (2)(2)
T 1 – 20 = 4
T 1 = 20 + 4
T 1 = 24 Newton
İp gerilimi (T) = 24 Newton.
Doğru cevap B şıkkıdır.
9. Şekilde gösterildiği gibi, iki blok pürüzsüz bir makara ile birbirine bağlanmıştır ve makaranın kütlesi ihmal edilmiştir. A bloğunun kütlesi = m A , B bloğunun kütlesi = m B ve B bloğu a ivmesiyle düşmektedir. Yerçekimi ivmesi g ise, B bloğunda oluşan ip geriliminin büyüklüğü nedir?
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)
Pembahasan
Düz yüzey pürüzsüz olduğundan, A bloğunun hareketini engelleyen herhangi bir sürtünme kuvveti yoktur. Blok sistemini hareket ettiren kuvvet, B bloğunun ağırlığıdır.
Sistemin ivmesini hesaplayın:
Halatın gerilme kuvvetini (T) hesaplayın:
Nesnelerden birinin, örneğin A'nın hareketini ele alalım. A sağa doğru hareket ediyor.
Denklem 1'deki m A'yı denklem 2'deki m A ile değiştirin.
Doğru cevap E şıkkıdır.
10. Kütlesi 10 kg olan bir blok pürüzlü bir zemine yerleştiriliyor ve ardından yatay bir F kuvvetiyle çekiliyor. Statik sürtünme katsayısı μ ise...s = 0,5 ve kinetik sürtünme katsayısı μk = 0,3. Blok hareket etmeye başlamak üzereyken sürtünme kuvvetinin büyüklüğünü belirleyin. (g = 10 m/s²)2)
Pembahasan
Çekme kuvvetinin büyüklüğü, maksimum statik sürtünme kuvvetinin büyüklüğüne eşit olduğunda blok tam olarak hareket edecektir. Statik sürtünme, bir cisim çekilirken ancak henüz hareket etmemişken cisme etki eder (cismin hareketini engeller). Statik sürtünme, cisim hareket etmeye çok yakınken (henüz hareket etmemişken, neredeyse hareket halindeyken) maksimum değerine ulaşır. Tersine, kinetik sürtünme, cisim zaten hareket halindeyken cisme etki eder (cismin hareketini engeller).
Şunlar bilinmektedir:
Soru: Maksimum statik sürtünme kuvveti (fs)?
Cevap :
Resimdeki gibi cisim düz bir düzlem üzerindeyse, normal kuvvetin büyüklüğü cismin ağırlığına eşittir.
Normal kuvvet (N) = yerçekimi (w) = 100 Newton
Maksimum statik sürtünme kuvveti formülü:
Hesaplamalarda kinetik sürtünme katsayısı kullanılmamıştır.
11. İki blok, yatay bir kuvvet F = 20 N ile çekilen hafif bir ip ile birbirine bağlanmıştır (şekle bakınız). Eğer g = 10 ms⁻² ise-2 Blok ile yüzey arasındaki kinetik sürtünme katsayısı 0,1 ise, bloğun ivmesinin büyüklüğünü belirleyiniz...
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Sorulan soru: bloğun ivmesi (a)?
Cevap :
12. Kütlesi 2 kg olan A bloğu ve kütlesi 4 kg olan B bloğu resimde gösterildiği gibi yerleştirilmiştir. Zeminin sürtünme katsayısı, B bloğunun sürtünme katsayısının 3 katı ise, A bloğu 5 m/s² ivmeyle hareket edecektir.-2Dolayısıyla, A bloğu ile zemin arasındaki sürtünme kuvvetinin A ve B blokları arasındaki sürtünme kuvvetine oranı… g = 10 m/s2
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Soruldu:
A bloğunun ve zeminin sürtünme kuvvetinin karşılaştırılması (fs A) A ve B bloklarının sürtünme kuvvetiyle (f)s B)?
Cevap :
13. Yandaki resme bakın! Her bir bloğun kütlesi m'dir.1 = 2 kg ve m2 = 3 kg ve kasnağın kütlesi ihmal ediliyor. Eğer düzlemin yüzeyi pürüzsüz ise ve g = 10 ms⁻² ise-2O halde sistemin ivmesi şöyledir: ….
A. 0,5 ms-2
B. 2,0 ms-2
Yaklaşık 2,5 ms-2
D. 4,0 ms-2
E. 6,0 ms-2
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
m1 = 2 kg, m2 = 3 kg, g = 10 ms-2
w2 = m2 g = (3)(10) = 30 kg m/s2 veya 30 Newton
Soru: Sistem (a)'nın ivmesi?
Cevap :
14. Kütlesi olan bir cisim, şekilde gösterildiği gibi pürüzsüz bir makaradan geçen bir ip ile bağlanmıştır. Eğer m1 = 2 kg, m2 = 3 kg ve g = 10 ms-2O halde, ipin gerilim kuvvetinin büyüklüğü T şöyledir…
10,2 K
B. 13,3 K
C.15,5 N
D.18,3K
E. 24,0 N
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
m1 = 2 kg, m2 = 3 kg, g = 10 ms-2
w1 = (2)(10) = 20 Newton
w2 = (3)(10) = 30 Newton
Soru: Halat üzerindeki gerilim kuvvetinin (T) büyüklüğü nedir?
Cevap :
w2 = 30 Newton, w'den daha büyüktür.1 = 20 Newton, dolayısıyla m2 aşağı hareket et, m1 Yukarı çık.
Newton'un ikinci yasasının formülü:
İpin gerilim kuvveti?
Sistemin hareket yönüne veya sistemin ivme yönüne göre, yerçekimi kuvvetinin yönü m2 Aşağı doğru, m üzerindeki halat gerilim kuvvetinin yönü.2 En üste:
w2 - T2 = m2 a
30 - T2 = (3)(2)
30 - T2 = 6
T2 = 30 - 6
T2 = 24 Newton
Yerçekimi yönü m1 Aşağı doğru, m üzerindeki halat gerilim kuvvetinin yönü.1 En üste:
T1 - w1 = (m1) (A)
T1 – 20 = (2)(2)
T1 - 20 = 4
T1 = 4 + 20
T1 = 24 Newton
Halat gerilme kuvveti (T) = T1 =T2 = 24 Newton.
15. Şekilde gösterildiği gibi, her birinin kütlesi 4 kg olan iki blok bir ip ve bir makara ile birbirine bağlanmıştır. Yüzey ve makara pürüzsüzdür. B bloğuna yatay yönde 50 N'luk bir kuvvet uygulanırsa, bloğun ivmesi nedir? (g = 10 m/s²)2)
A. 1,25 m/s2
B. 7,5 m/s2
C. 10 m/s2
D. 12,5 m/s2
E. 15 m/s2
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
mA = 4 kg, mB = 4 kg, g = 10 m/s2
wA = (mA)(g) = 4)(10) = 40 Newton
F = 50 Newton
Sorulan soru: Sistem hızlandırması?
Cevap :
Newton'un ikinci yasasının formülü:
Her iki bloğun ivmesi 1,25 m/s²'dir.2İki bloğun hareket yönü, çekme kuvveti F'nin yönüne eşittir.
16. Yandaki resme bakın! Blokların kütleleri m 1 = 6 kg ve m 2 = 4 kg'dır ve kasnağın kütlesi ihmal edilmiştir. Düzlemin yüzeyi pürüzsüz ise ve g = 10 m s −2 ise, sistemin ivmesi nedir?
A. 0,5 ms-2
B. 2,0 ms-2
Yaklaşık 2,5 ms-2
D. 4,0 ms-2
E. 5,0 ms-2
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
m1 = 6 kg, m2 = 4 kg, g = 10 m/s2
w1 = m1 g = (6 kg)(10 m/s2) = 60 kg m/s2 veya 60 Newton
w2 = m2 g = (4 kg)(10 m/s2) = 40 kg m/s2 veya 40 Newton
Sorulan soru: (a) sisteminin ivmelenmesi?
Cevap :
m1Sistem, sürtünme olmayan düz ve pürüzsüz bir yüzey üzerinde hareket eder, böylece sistem şu şekilde hareket ettirilir: yer çekimi Blok 2.
Uygula Newton'un ikinci yasası :
∑F = ma
w2 = (m1 +m2)
40 N = (6 kg + 4 kg) a
40 N = (10 kg) a
bir = 40 N / 10 kg
a = 4 m/s2
Doğru cevap D şıkkıdır.
17. Şekilde gösterildiği gibi, her birinin kütlesi 2 kg olan iki blok bir ip ve bir makara ile birbirine bağlanmıştır. Yüzey ve makara pürüzsüzdür. B bloğuna yatay yönde 40 N'luk bir kuvvet uygulanırsa, bloğun ivmesi nedir? (g = 10 m/ s² )
A. 5 m/s2
B. 7,5 m/s2
C. 10 m/s2
D. 12,5 m/s2
E. 15 m/s2
Pembahasan:
Şunlar bilinmektedir:
mA = mB = 2 kg, g = 10 m/s2, F = 40 N
wA = mg = (2)(10) = 20 N
Soru: bloğun ivmesi (a)?
Cevap :
Bloğun yüzeyi pürüzsüz olduğundan, bloğun hareketini etkileyen kuvvet yalnızca Kuvvet F ve A bloğunun ağırlığı.
Newton'un ikinci yasasını uygulayın:
∑F = ma
F – wA = (mA +mB)
40 – 20 = (2 + 2) a
20 = (4) a
bir = 20 / 4
a = 5 m/s2
Doğru cevap A şıkkıdır.
Eğimli düzlem
18. Kütlesi 2 kg olan bir blok, eğim açısı 30° olan pürüzsüz bir eğimli düzlem üzerinde bulunmaktadır.oBöylece blok sabit ivmeyle hareket eder. Eğer g = 10 ms⁻² ise-2O halde, bloğu hareket ettiren kuvvetin büyüklüğü şöyledir...
5 K
B. 6 K
C.7 N
D.8K
E. 10 N
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
m = 2 kg, g = 10 m/s2, teta = 30o
w = mg = (2)(10) = 20 kg m/s2 = 20 K
Soru: Bloğu hareket ettiren kuvvet nedir?
Cevap :
Bloğu hareket ettiren kuvvet w'dir.x.
wx = w sin teta
wx = (20 N)(sin 30o)
wx = (20 N)(0,5)
wx = 10 N
Bloğu hareket ettiren kuvvet 10 Newton'dur.
Doğru cevap E şıkkıdır.
19. İki blok, yatay yönde F = 24 N'luk bir kuvvetle çekilen hafif bir ip ile birbirine bağlanmıştır. g = 10 ms-2 Zemin yüzeyi kaygandır. Her bir cisim için Newton'un ikinci yasasına göre bloğun ivmesinin büyüklüğü şöyledir...
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
m1 = 2 kg, m2 = 4 kg, F = 24 N
Soru: Bloğun ivmesi (a) nedir?
Cevap :
Cismin ivmesinin büyüklüğü 4 m/s²'dir.2.
20. Sandi, asansörde dururken ağırlığı 500 N'dur. Yerçekimi ivmesi = 10 m/s²-2Asansör hızlandığında, halattaki gerilim 750 N olur. Dolayısıyla, asansörün ivmesi...
A. 5,0 ms-2
B. 7,5 ms-2
Yaklaşık 10,0 ms-2
D. 12,5 ms-2
E. 15,0 ms-2
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
w = 500 N, g = 10 m/s2, T = 750 N
Soru: Asansör ivmesi (a)?
Cevap :
Toplu şifre:
w = mg
500 = m (10)
m = 500 / 10
m = 50 kg
Asansörün kütlesi bilinmediğinden, asansörün ve içindekilerin toplam kütlesi, kodun kütlesine eşittir.
Newton'un birinci yasasına göre, asansör hareketsiz ise bileşke kuvvet 0'dır.
Asansör hareketsiz haldeyken halatın gerilim kuvveti (T) = 500 N.
Asansör hızlandığında, halat gerilim kuvveti (T) 750 N olur veya 250 N artar.
Asansörün ivmesi 5 m/s²'dir.2 ve ivmenin yönü = asansörün hareket yönü yukarı doğrudur.
Soru kaynağı:
Lise/Meslek Lisesi İçin Ulusal Fizik Sınavı Soruları
