Newton'un ikinci hareket yasası – sorunlar ve çözümler

Newton'un hareket yasalarındaki problemlerin çözümü – Newton'un ikinci hareket yasası 

1. 1 kg kütleli bir cisim, sabit 5 m/s² ivmeyle hızlandırılıyor.²Nesneyi ivmelendirmek için gereken net kuvveti tahmin edin.

Bilinenler:

Kütle (m) = 1 kg

Hızlanma (a) = 5 m/s²

Aranan : net kuvvet (∑F)

Çözüm :

Net kuvveti bulmak için Newton'un ikinci yasasını kullanıyoruz.

ΣF = ma

ΣF = (1 kg)(5 m/s²) = 5 kg m/s² = 5 Newton

2. Kitle Bir cismin kütlesi 1 kg, net kuvvet ∑F = 2 Newton'dur. Cismin ivmesinin büyüklüğünü ve yönünü belirleyiniz…

Bilinenler:

Kütle (m) = 1 kg

Net kuvvet (∑F) = 2 Newton

Aranan : İvmenin büyüklüğü ve yönü (a)

Çözüm :

a = ∑F / m

bir = 2 / 1

a = 2 m/s²

İvmenin yönü = net kuvvetin (∑F) yönü

3. Nesnenin kütlesi = 2 kg, F₁ = 5 Newton, F₂ = 3 Newton. İvmenin büyüklüğü ve yönü…

Bilinenler:

Kütle (m) = 2 kg

F₁ = 5 Newton

F₂ = 3 Newton

Aranan: İvmenin büyüklüğü ve yönü (a)

Çözüm :

net kuvvet:

ΣF = F₁ - F₂ = 5 – 3 = 2 Newton

İvmenin büyüklüğü:

a = ∑F / m

bir = 2 / 2

a = 1 m/s²

İvmenin yönü = Net kuvvetin yönü = F'nin yönü₁

4. Nesnenin kütlesi = 2 kg, F₁ = 10 Newton, F₂ = 1 Newton. İvmenin büyüklüğü ve yönü…

Bilinenler:

Kütle (m) = 2 kg

F₂ = 1 Newton

F₁ = 10 Newton

F_1x =F₁ çünkü 60^o = (10)(0.5) = 5 Newton

Aranan : İvmenin büyüklüğü ve yönü (a)

Çözüm :

Net kuvvet:

ΣF = F_1x - F₂ = 5 – 1 = 4 Newton

İvmenin büyüklüğü:

a = ∑F / m

bir = 4 / 2

a = 2 m/s²

İvmenin yönü = Net kuvvetin yönü = F'nin yönü_1x

5. F₁ = 10 Newton, F₂ = 1 Newton, m₁ = 1 kg, m₂ = 2 kg. İvmenin büyüklüğü ve yönü…

Bilinenler:

Kütle 1 (m₁) = 1 kilo

Kütle 2 (m₂) = 2 kilo

F₁ = 10 Newton

F₂ = 1 Newton

Aranan : İvmenin büyüklüğü ve yönü (a)

Çözüm :

Net kuvvet:

ΣF = F₁ - F₂ = 10 – 1 = 9 Newton

İvmenin büyüklüğü:

a = ∑F / (m₁ +m₂)

a = 9 / (1 + 2)

bir = 9 / 3

a = 3 m/s²

İvmenin yönü = net kuvvetin yönü = F'nin yönü₁

6.

40 kg kütleli bir blok, 200 N'luk bir kuvvetle ivmelendiriliyor. Bloğun ivmesi 3 m/s'dir.s²Blokun maruz kaldığı sürtünme kuvvetinin büyüklüğünü belirleyin.

15 K

B. 40 K

C.43 N

D.80K

Bilinenler:

Kütle (m) = 40 kg

Kuvvet (F) = 200 N

İvme (a) = 3 m/s²

Aranan: Sürtünme kuvveti (F_g)

Çözüm :

Denklemin Newton'un ikinci hareket yasası

ΣF = ma

ΣF = net kuvvet, m = kütle, a = ivme

F kuvvetinin yönü sağa, sürtünme kuvvetinin yönü sola doğrudur (sürtünme kuvvetinin yönü, cismin hareket yönünün tersidir).

Sağa doğru yönü olumlu, sola doğru yönü olumsuz olarak seçin.

ΣF = ma

F – F_g = anne

200 – K_g = (40)(3)

200 – K_g = 120

F_g = 200 - 120

F_g = 80 Newton

Doğru cevap D'dir.

7. Kütlesi 100 gram olan A bloğu, kütlesi 300 gram olan B bloğunun üzerine yerleştiriliyor ve ardından B bloğu 5 N'luk bir kuvvetle dikey olarak yukarı itiliyor. Aşağıdakileri belirleyin: normal kuvvet B bloğunun A bloğuna uyguladığı kuvvet.

1 K

B. 1.25 K

C.2 N

D.3K

Bilinenler:

Kuvvet (F) = 5 Newton

A bloğunun kütlesi (m)_A) = 100 gram = 0.1 kg

B bloğunun kütlesi (m)_B) = 300 gram = 0.3 kg

Yerçekimi ivmesi (g) = 10 m/s²

Ağırlık A bloğunun (w)_A) = (0.1 kg)(10 m/s²) = 1 kg m/s² = 1 Newton

B bloğunun ağırlığı (w)_B) = (0.3 kg)(10 m/s²) = 3 kg m/s² = 3 Newton

Aranan: B bloğunun A bloğuna uyguladığı normal kuvvet.

Çözüm :

Şekilde gösterildiği gibi, her iki bloğa da etki eden çeşitli kuvvetler vardır.

F = itme kuvveti (B bloğuna etki eden)

w_A = A bloğunun ağırlığı (A bloğuna etki eden ağırlık)

w_B = B bloğunun ağırlığı (B bloğuna etki eder)

N_A = B bloğunun A bloğuna uyguladığı normal kuvvet (A bloğuna etki eden kuvvet)

N_A' = A bloğunun B bloğuna uyguladığı normal kuvvet (B bloğuna etki eden kuvvet)

Her iki bloğa da Newton'un ikinci hareket yasasını uygulayın:

ΣF = ma

F – w_A - w_B + N_A - N_A' = (m_A +m_B)

N_A ve N_A'Aynı büyüklükte ancak zıt yönde olan etki-tepki kuvvetleridir ve bu nedenle denklemden çıkarılırlar.'

F – w_A - w_B = (m_A +m_B)

5 – 1 – 3 = (0.1 + 0.3) a

5 – 4 = (0.4) a

1 = (0.4) a

bir = 1 / 0.4

a = 2.5 m/s²

A bloğuna Newton'un ikinci hareket yasasını uygulayın:

ΣF = ma

N_A - w_A = m_A a

N_A – 1 = (0.1)(2.5)

N_A - 1 = 0.25

N_A = 1 + 0.25

N_A = 1.25 Newton

Doğru cevap B'dir.

8. Ağırlığı 4 N olan bir cisim, bir ip ve makara ile desteklenmektedir. Cismin üzerine 2 N'luk bir kuvvet etki etmekte ve ipin bir ucuna da 9 N'luk bir kuvvet uygulanmaktadır. X cismi üzerine etki eden net kuvveti belirleyiniz.

A. 3 Kuzey yukarı

B. 4 Kuzey aşağı

C. 9 Kuzey yukarı

D. 9 N aşağı doğru

Bilinenler:

X'in ağırlığı (w_X) = 4 Newton

Çekme kuvveti (F_x) = 2 Newton

Gerilim kuvveti (F_T) = 9 Newton

Aranan: X nesnesine etki eden net kuvvet

Çözüm :

Bir cisme etki eden dikey yukarı yönlü kuvvetler.

İpin tüm kısımlarında gerilim kuvvetinin büyüklüğü aynıdır. Dolayısıyla gerilim kuvveti 9 N'dur.

Bir cisim üzerinde dikey olarak aşağı doğru etki eden kuvvetler.

X cismi üzerinde etki eden iki kuvvet vardır ve her iki kuvvet de dikey olarak aşağı doğrudur; ağırlığın yatay bileşeni w_x ve F kuvvetinin yatay bileşeni_x.

Cisim üzerine etki eden net kuvvet.

F_T - w_X - F_x = 9 – 4 – 2 = 9 – 6 = 3

X cismi üzerine etki eden net kuvvet, dikey olarak yukarı doğru 3 Newton'dur.

Doğru cevap A.

9. Başlangıçta pürüzsüz yatay bir yüzey üzerinde durmakta olan bir cisim. Cisme 16 N'luk bir kuvvet etki ediyor ve cisim 2 m/s² ivmeyle hızlanıyor.²Aynı cisim, pürüzlü yatay bir yüzey üzerinde hareketsiz dururken, üzerine etki eden sürtünme kuvveti 2 N ise, cisme 16 N'luk aynı kuvvet etki ettiğinde cismin ivmesini hesaplayın.

A. 1.75 m/s²

B. 1.50 m/s²

C. 1.00 m/s²

D. 0.88 m/s²

Bilinenler:

Kuvvet (F) = 16 Newton = 16 kg m/s²

İvme (a) = 2 m/s²

Sürtünme kuvveti (F)_fric) = 2 Newton = 2 kg m/s²

Aranan: Nesnenin ivmesi?

Çözüm :

Pürüzsüz yatay yüzey (sürtünme kuvveti yok):

ΣF = ma

F = ma

16 = (m) 2

m = 16 / 2

m = 8 kg

Cismin kütlesi 8 kilogramdır.

Pürüzlü yatay yüzey (sürtünme kuvveti mevcuttur):

ΣF = ma

F – F_fric = anne

16 – 2 = 8 a

14 = 8 a

bir = 14 / 8

a = 1.75 m/s²

Cismin ivmesi 1.75 m/s²'dir.².

Doğru cevap A.

10. Tom ve Andrew, pürüzsüz bir zeminde bir cismi itiyorlar. Tom cismi 5.70 N'luk bir kuvvetle itiyor. Cismin kütlesi 2.00 kg ve cismin maruz kaldığı ivme 2.00 m/s² ise...^-2Ardından Tom'un uyguladığı kuvvetin büyüklüğünü ve yönünü belirleyin.

A. 1.70 N ve yönü Andre.w tarafından uygulanan kuvvetin tersidir.

B. 1.70 N ve yönü Andrew'un uyguladığı kuvvetle aynıdır.

C. 2.30 N ve yönü Andrew'un uyguladığı kuvvete zıttır.

D. 2.30 N ve yönü Andrew'un uyguladığı kuvvetle aynıdır.

Bilinenler:

Andrew tarafından uygulanan itme kuvveti (F)₁) = 5.70 Newton

Cismin kütlesi (m) = 2.00 kg

İvme (a) = 2.00 m/s²

Aranan: Tom'un uyguladığı kuvvetin büyüklüğü ve yönü (F)₂)?

Çözüm :

Newton'un ikinci hareket yasasını uygulayın:

ΣF = ma

F₁ + F₂ = anne

5.70 + F₂ = (2)(2)

5.70 + F₂ = 4

F₂ = 4 - 5.70

F₂ = – 1.7 Newton

Eksi işareti (F) olduğunu gösteriyordu.₂) Andrew'un uyguladığı itme kuvvetinin tersidir (F)₁).

Doğru cevap A.

11. Blokların kütleleri aynı ise, hangi şekil en küçük ivmeyi göstermektedir?

Çözüm

Net kuvvet A:

ΣF = 4 N + 2 N – 3 N = 6 N – 3 N = 3 Newton, sola doğru

Net kuvvet B:

ΣF = 2 N + 3 N – 4 N = 5 N – 4 N = 1 Newton, sağa doğru

Net kuvvet C:

ΣF = 4 N + 3 N – 2 N = 7 N – 2 N = 5 Newton, sağa doğru

Net kuvvet D:

ΣF = 3 N + 4 N + 2 N = 9 Newton, sağa doğru

Newton'un ikinci yasasının denklemi:

ΣF = ma

a = ΣF / m

a = ivme, ΣF = net kuvvet, m = kütle

Yukarıdaki formüle göre, ivme (a) net kuvvete (ΣF) doğru orantılı ve kütleye (m) ters orantılıdır. Bir cismin kütlesi aynı ise, bileşke kuvvet ne kadar büyükse ivme de o kadar büyük olur; bileşke kuvvet ne kadar küçükse ivme de o kadar küçük olur.
Yukarıdaki hesaplamaya göre, en küçük net kuvvet 1 Newton'dur, dolayısıyla ivme de en küçüktür.

Doğru cevap B'dir.

12. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, kütlesi 20 kg olan bir cisme bazı kuvvetler etki etmektedir.

Nesnenin ivmesini belirleyin.

Bilinenler:

Cismin kütlesi (m) = 20 kg

Net kuvvet (ΣF) = 25 N + 30 N – 15 N = 40 N

Aranan: Bir cismin ivmesi

Çözüm :

Nesnenin ivmesi, Newton'un ikinci yasası denklemi kullanılarak hesaplanmıştır:

ΣF = ma

a = ΣF / m = 40 N / 20 kg = 2 N/kg = 2 m/s²

13. Aşağıdaki ifadelerden hangisi Newton'un üçüncü yasasını tanımlar?

(1) Otobüs aniden fren yaptığında yolcular öne doğru itildi.

(2)Bkağıt üzerine kitaplar düşmüyorlar kağıt hızlıca çekildiğinde

(3) Kaykay yaparken ayak yere doğru itildiğinde kaykay ileri doğru kayar.

(4) YArka kanatlar geriye doğru itilirse, tekneler ileri doğru hareket eder.

Çözüm :

(1) Newton'un birinci yasası

(2) Newton'un birinci yasası

(3) Newton'un üçüncü yasası

(4) Newton'un üçüncü yasası

[wpdm_package id = '470 ′]

1. Kütle ve ağırlık
2. Normal kuvvet
3. Newton'un ikinci hareket yasası
4. Sürtünme kuvveti
5. Sürtünme kuvveti olmadan yatay yüzeyde hareket
6. Aynı ivmeyle hareket eden iki cismin, sürtünme kuvvetinin de etkisi altında olduğu pürüzlü yatay bir yüzey üzerindeki hareketi.
7. Sürtünme kuvveti olmadan eğimli düzlemde hareket
8. Sürtünme kuvvetiyle birlikte pürüzlü eğimli düzlemde hareket
9. Asansördeki hareket
10. Cisimlerin hareketi ipler ve makaralar aracılığıyla birbirine bağlanır.
11. Aynı ivme büyüklüğüne sahip iki cisim
12. Düz bir virajı dönmek – dairesel hareketin dinamikleri
13. Eğimli bir virajı dönmek – dairesel hareketin dinamikleri
14. Yatay bir dairede düzgün hareket
15. Düzgün dairesel harekette merkezcil kuvvet