Newton Yasası Formülü

Newton yasalarına ilişkin örnek sorular ve formüller

Newton'un Birinci Yasası

1. Bir kişi, sabit hızla yukarı doğru hareket eden bir asansörde bulunmaktadır. Kişinin ağırlığı 800 N'dur. Aniden asansörü çeken çelik halat koparak asansörün düşmesine neden olur. Çelik halat kopmadan hemen önce ve sonra asansör zemininden kişiye etki eden normal kuvvet nedir?

1. 800 N ve 0
2. 800 N ve 800 N
3. 1600 N ve 0
4. 1600 N ve 800 N

Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Ağırlık (w) = 800 Newton
Soru: Çelik halatın kopmasından hemen önce ve sonra kişiye etki eden normal kuvvet (N) nedir?
Cevap :
Çelik halatın kopmasından hemen önce
Kişi asansörün zemininde durduğunda, yerçekimi kuvveti kişiye etki eder ve yerçekiminin yönü aşağı doğrudur (aşağıdaki şekle bakın). Kişi asansörde hareketsiz olduğundan, kişinin ağırlığını dengeleyen bir normal kuvvet olmalıdır; bu kuvvet yukarı doğru yönlüdür ve yerçekimi ile aynı büyüklüktedir. Zemin tarafından kişiye uygulanan normal kuvvet, kişiye etki eder.
Asansörde kişi hareketsiz durduğu ve asansör sabit bir hızla (ivmesiz) hareket ettiği için, kişiye etki eden bileşke kuvvet sıfırdır.
∑F = 0
N – w = 0
N = w
N = 800 Newton

Çelik halat koptuktan sonra
Çelik kablo koptuktan sonra, asansör ve kişi birlikte serbest düşüşe geçer; bu durumda asansörün ve kişinin serbest düşüş ivmesinin büyüklüğü ve yönü, Dünya'daki yerçekimi ivmesine eşittir. Asansör ve kişi birlikte serbest düşüşe geçtiği için asansör zemini tarafından kişiye uygulanan normal bir kuvvet yoktur. Kişi düşerken, asansör de düştüğü için kişinin ayakları asansör zeminine basamaz.
Doğru cevap A şıkkıdır.

_{2. Her birinin büyüklüğü F1 =} 22 N, F2 ₌ 18 N ve F3 ₌ 40 N olan üç kuvvet, tahta bir bloğa uygulanmaktadır. Newton'un birinci yasasına uyan, bloğa etki eden kuvvetler şekilde gösterilmiştir...

Pembahasan

Newton'un Birinci Yasası: Bileşke kuvvet ( ΣF) = 0.

A. F ₁ + F ₂ – F ₃ = 22 N + 18 N – 40 N = 40 N – 40 N = 0

B. F ₂ + F ₃ – F ₁ = 18 N + 40 N – 22 N = 58 N – 22 N = 36 N (sağa doğru)

C. F ₂ + F ₃ – F ₁ = 18 N + 40 N – 22 N = 58 N – 22 N = 36 N (sağa doğru)

D. F ₁ + F ₃ – F ₂ = 22 N + 40 N – 18 N = 62 N – 18 N = 44 N (sola doğru)

Doğru cevap A şıkkıdır.

Newton'un İkinci Yasası

3.
Resme bakın!
40 kg kütleli bir blok 200 N'luk bir kuvvetle çekiliyor ve bu da 3 m/s²'lik bir ivmeye neden oluyor.² Dolayısıyla cisim/blok üzerinde oluşan sürtünme kuvvetinin büyüklüğü şöyledir...

1. 15 N
2. 40 N
3. 43 N
4. 80 N

Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Kütle (m) = 40 kg
Kuvvet (F) = 200 N
İvme (a) = 3 m/s²
Soru: Sürtünme kuvvetinin (F) büyüklüğü_g)
Cevap :
Newton'un ikinci yasasının formülü:
∑F = ma
Açıklama: ∑F = bileşke kuvvet, m = kütle, a = ivme

F kuvvetinin yönü sağa, sürtünme kuvvetinin yönü ise sola doğrudur (sürtünme kuvvetinin yönü, cismin hareket yönünün tersidir). Sağa doğru olan yön pozitif, sola doğru olan yön ise negatif olarak seçilmiştir.
∑F = 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 şıkkıdır.

4. 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. Bloklar birbirini hareket ettirmiyorsa, B bloğunun A bloğuna uyguladığı normal kuvvetin büyüklüğü nedir?

1. 1 N
2. 1,25 N
3. 2 N
4. 3 N

Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
İtme kuvveti (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
A bloğunun ağırlığı (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

Soru: B bloğunun A bloğuna uyguladığı normal kuvvet
Cevap :
Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, her iki bloğa da etki eden çeşitli kuvvetler bulunmaktadır.
F = itme kuvveti (B bloğuna etki eden)
w_A = A bloğunun yerçekimi kuvveti (A bloğuna etki eden)
w_B = B bloğunun ağırlığı (B bloğuna etki eden kuvvet)
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)

İki bloğu tek bir sistem olarak düşünün:
Her iki bloğa da Newton'un ikinci yasasını uygulayın:
∑F = 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 bir etki-tepki kuvvetidir, bu nedenle denklemden çıkarılır.
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
Her iki bloğa da dikey olarak yukarı doğru etki eden 5 Newton'luk bir kuvvet (F) nedeniyle, her iki blok da dikey olarak yukarı doğru 2,5 m/s² ivmeyle hareket eder.².

A bloğunu ele alalım:
A bloğuna Newton'un ikinci yasasını uygulayın:
∑F = 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
B bloğunun A bloğuna uyguladığı normal kuvvet 1,25 Newton'dur.
Doğru cevap B şıkkıdır.

Newton'un Üçüncü Yasası

5. Lütfen aşağıdaki ifadeye dikkat edin!

(1) Sakin bir şekilde hareket eden otobüs aniden sert bir fren yaptığında yolcular öne doğru itildi.

(2) Karton hızla çekildiğinde kartonun üzerindeki kitap yığını düşmeyecektir.

(3) Kaykay oynarken, serbest ayak geriye doğru yere bastığında kaykay ileri doğru kayacaktır.

(4) Tekne küreği geriye itilir, tekne ileri doğru hareket eder.

Yukarıdaki ifade, Newton'un üçüncü yasasına uygun olarak şöyledir...

A. (1) ve (2)

B. (1) ve (3)

C. (2) ve (3)

D. (3) ve (4)

Pembahasan

(1) Newton'un birinci yasası

(2) Newton'un birinci yasası

(3) Newton'un üçüncü yasası

(4) Newton'un üçüncü yasası

Doğru cevap D şıkkıdır.

Soru kaynağı:

Ortaokul/İslami Ortaokul Fen Bilimleri Ulusal Sınav Soruları

Ortaokul Fizik OSN Soruları