ل حل تمارين على تطبيقات قوانين نيوتن، كما هو الحال في أنظمة الكتل ، من المثير للاهتمام اتباع بعض الخطوات:
1. اكتب جميع البيانات ذات الصلة من البيان ؛
2. تحقق مما إذا كانت الوحدات في النظام الدولي للوحدات (متر ، كيلوجرام وثانية) ؛
3. ارسم بعناية جميع القوى المؤثرة على الأجسام ؛
4. حاول أن تستشعر الاتجاه الذي يتحرك فيه نظام الجسم واعتمد اتجاهك للإشارة الإيجابية للقوى. جميع القوى الموجودة في هذا الاتجاه ستكون إيجابية أيضًا. ستكون القوى المضادة سلبية ؛
5. معادلة ناتج قوى كل جسم لكل اتجاه من الفضاء للمنتج سيئ أو إلى 0 ، في حالة تحرك الجسم بسرعة ثابتة أو في حالة راحة ؛
6. تذكر أن الأجسام التي تتحرك معًا ، متصلة بواسطة كبلات ، واحدة فوق الأخرى ، أو حتى تتكئ على بعضها البعض تدعم بعضها البعض ، وبالتالي لها نفس التسارع ؛
7. لحل نظام المعادلات ، يجب أن نطرح أحدهما من الآخر ، لأن أزواج الفعل والتفاعل لها نفس القيمة ونلغي بعضهما البعض.
إذا اتبعت بعناية جميع الخطوات المذكورة أعلاه ، فلن ترتكب أي أخطاء عند حل التمارين على قوانين نيوتن.
نرى أيضا: خمسة أشياء تحتاج لمعرفتها عن قوانين نيوتن
تمارين قوانين نيوتن التي تم حلها
ملاحظة: لجميع الأمثلة أدناه سوف نتبنى الجاذبية 10 م / ث².
السؤال رقم 1
كتلتين، ال و ب، للكتل التي تساوي 8 كجم و 2 كجم ، على التوالي ، ممثلة في الشكل أدناه. يتم ربط الكتل بخيط غير مرن ويتم سحبها بقوة F بمعامل يساوي 20 N. تحديد:
أ) تسريع النظام
ب) سحب الأسلاك
القرار:
1- حاشية البيانات
البيانات الأكثر صلة بالتمرين هي:
مال = 2 كجم
مب = 8 كجم
| ف | = 20 ن.
2 - فحص الوحدات
جميع الوحدات متوافقة مع بعضها البعض وهي في النظام الدولي للوحدات ؛
3-عمل مخطط القوة
تسخين كل القوى المؤثرة على كل كتلة. يجب أن نتذكر وزن القوة والقوة العادية والتوتر على السلك الذي تمارسه المجموعة A على الكتلة B والقوة F المطبقة على الكتلة B. لقد تركنا مع المخطط التالي:
العنوان الفرعي:
صال = وزن الكتلة أ
صب = وزن الكتلة ب
نال = عادي الكتلة أ
نب = بلوك ب عادي
F = القوة على النظام
تيب ، ال = الجر الذي تفعله الكتلة B على الكتلة A
تي أ ، ب = الجر الذي تفعله الكتلة A على الكتلة B
4 -توجيه نظام الإحداثيات
يتحرك نظام الكتل إلى اليمين ، وبالتالي فإن جميع القوى التي تشير في هذا الاتجاه سيكون لها علامة موجبة. القوى التي تشير إلى اليسار سيكون لها علامة سالبة.
5 -إيجاد القوى الناتجة
وفقًا للإشارة المعتمدة في الخطوة 4 ، سيتم تحديد القوى الناتجة ، في الاتجاهين x و y (الأفقي والرأسي) ، لكل كتلة من خلال:
6 -تتحرك الأجسام معًا
لاحظ أن القوة والوزن الطبيعيين لكل كتلة تلغي بعضهما البعض ، لأن الكتل لا تتحرك في الاتجاه y (العمودي) ، لذلك ، N = P. أيضًا ، عندما تتحرك الكتل معًا ، يكون لها نفس قيمة التسارع.
7 - حل نظام المعادلات
لحل نظام المعادلات ، دعنا نخصص لنظام المعادلات الموجود في الخطوة 5 القيم التي كتبناها في الخطوة 1. تذكر أن وزن الجسم هو المعطى م (الكتلة مضروبة في الجاذبية):
الجر الذي يفعله الجسم B على الجسم A والجر الذي يفعله الجسم A على الجسم B هما زوجان عمل و تفاعللذلك ، إذا أضفنا المعادلات ، فإن هذه المصطلحات (Tأ ، ب و تب ، ال) يجب إلغاؤها. من خلال القيام بذلك ، يتبقى لنا فقط:
لتحديد الشد في الخيط ، لا يهم إذا حسبنا معامل Tأ ، ب أو من T.ب ، النظرًا لأن القوتين عبارة عن زوج من الفعل ورد الفعل ، فلهما نفس الوحدة:
الجر الذي يمارسه السلك هو 16 شمال.
نرى أيضا: سبعة أخطاء شائعة في دراسة الفيزياء
السؤال 2
كتلتين، ال و ب، كتلتها 7 كجم و 3 كجم متصلة بسلك غير مرن كما هو موضح في الشكل أدناه. احسب تسارع وتوتر النظام على كلا السلكين.
القرار:
1 - شرح البيانات
البيانات ذات الصلة بالتمرين هي:
مال = 7 كجم
مب = 3 كجم
ز = 10 م / ث²
2 - فحص الوحدات
جميع الوحدات متوافقة مع بعضها البعض وهي في النظام الدولي للوحدات.
3 - عمل مخطط القوة
لنرسم كل القوى الموجودة في الكتل. انظر إلى الشكل أدناه:
لاحظ أنه نظرًا لأن الجسم B غير مدعوم على الطاولة ، فلا توجد قوة طبيعية عليه.
4 - توجيه نظام الإحداثيات
كتل تتحرك في الاتجاهات عمودي. يتحرك البلوك A في الاتجاه x إلى اليمين ، لذا فإن كل القوى الموجودة على تلك الكتلة والتي تشير إلى اليمين ستكون موجبة. يتحرك البلوك B في الاتجاه الرأسي للأسفل ، لذا فإن جميع القوى الموجودة على هذه الكتلة والتي تشير إلى أسفل ستكون موجبة.
5 - إيجاد القوى الناتجة
فيما يلي نظام المعادلات التي توفرها القوى الناتجة عن الكتل:
6 –تتحرك الأجسام معًا
نظرًا لأن الأجسام متصلة بسلك ، فإن التسارع هو نفسه لكليهما ، لذلك نستخدم فقط ال على الجثتين.
7 –حل جملة المعادلات
تذكر أزواج الفعل ورد الفعل: تيأ ، ب و تب ، ال يتم إلغاؤها عندما نضيف المعادلات ، لذلك يتبقى لنا:
أخيرًا ، لإيجاد الشد في السلك ، يمكننا استخدام أي من المعادلات التي تتضمن التوترات:
وبذلك نجد مقدار الشد في السلك ، وهو ما يعادل 21 نيوتن.
انظر أكثر في: تمارين قوة الجر
السؤال 3
3. يتم تحريك كتلتين ، A و B ، الموضحين في الشكل أدناه وكتلتين تساوي 2 كجم و 3 كجم ، على التوالي ، تلامسان بعضهما البعض ، بفعل قوة مقدارها 15 نيوتن على الكتلة أ. أوجد تسارع الكتل وقوة القوة التي يضعها الجسم أ على الجسم ب.
القرار:
1 -شرح البيانات
البيانات ذات الصلة بالتمرين هي:
مال = 2 كجم
مب = 3 كجم
| ف | = 15 نيوتن
2 - فحص الوحدات
جميع الوحدات المعروضة هي في النظام الدولي للوحدات ومتوافقة مع بعضها البعض.
3 - عمل مخطط القوة
دعنا نمثل جميع القوى المؤثرة على نظام الكتل:
العنوان الفرعي:
صال = وزن الكتلة أ
صب = وزن الكتلة ب
نال = عادي الكتلة أ
نب = بلوك ب عادي
F = القوة على نظام الكتل
Fب ، ال = القوة التي تفعلها الكتلة B في الكتلة A
F أ ، ب = القوة التي تفعلها الكتلة أ في الخانة ب
4 -توجيه نظام الإحداثيات
يتحرك الكتلتان فقط في الاتجاه الأفقي ، واتجاه الحركة إلى اليمين. لذلك ، سيتم اعتبار جميع القوى التي تشير في هذا الاتجاه إيجابية.
5 –إيجاد القوى الناتجة
يمكن كتابة القوى الناتجة على المربعين A و B وفقًا لتوجيه البند 5:
6 – تتحرك الأجسام معًا
تتحرك الأجساد معًا بسبب الضغط عليها ضد بعضها البعض. وهكذا ، فإن التسارع ال نفس الشيء بالنسبة للكتلتين.
7 – حل جملة المعادلات
لحل نظام المعادلات ، يجب أن نتذكر أن Fأ ، ب و Fب ، ال إنهما زوج عمل ورد فعل ويلغي أحدهما الآخر عندما نضيف القوى الناتجة من A و B ، لذلك:
مع دقة النظام أعلاه ، نجد أن التسارع يجب أن يكون 3 م / ث². باستخدام أي من القوى الناتجة الموجودة في الخطوة 5 ، يمكننا تحديد القوة التي يؤثِّرها A على B أو القوة B التي يؤثِّرها على A. يجب أن يكون لهذه القوى قيمة تساوي 9 N.
بقلم رافائيل هيلربروك
تخرج في الفيزياء
مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/como-resolver-exercicios-sobre-as-leis-newton.htm