Til løse øvelser på anvendelserne af Newtons love, som i bloksystemer, er det interessant at følge et par trin:
1. Skriv alle relevante data fra erklæringen ned;
2. Kontroller, om enhederne er i det internationale enhedssystem (meter, kilogram og sekund);
3. Træk forsigtigt alle de kræfter, der virker på kroppe;
4. Prøv at fornemme i hvilken retning kroppens system bevæger sig, og tag din retning for det positive tegn på kræfterne. Alle kræfter, der er i denne retning, vil også være positive. Modkræfter vil være negative;
5. Udlign den resulterende af kræfterne i hvert legeme for hver retning af rummet til produktet dårligt eller til 0, i det tilfælde hvor kroppen bevæger sig med konstant hastighed eller er i ro;
6. Husk, at kroppe, der bevæger sig sammen, forbundet med kabler, oven på hinanden eller endda læner sig mod hinanden er gensidigt understøttende og derfor har samme acceleration;
7. For at løse ligningssystemet skal vi trække det ene fra det andet, da handlings- og reaktionspar har samme værdi og annullerer hinanden.
Hvis du nøje følger alle ovenstående trin, laver du næppe nogen fejl, når du løser øvelser på Newtons love.
Se også: Fem ting du skal vide om Newtons love
Newtons love løste øvelser
BEMÆRK: For alle eksemplerne nedenfor antager vi tyngdekraften som 10 m / s².
Spørgsmål 1
To blokke, DET og B, af masser svarende til henholdsvis 8 kg og 2 kg, er repræsenteret i nedenstående figur. Blokkene er forbundet med en uforlængelig streng og trækkes af en kraft F med et modul svarende til 20 N. Bestemme:
a) Systemacceleration
b) Trådtræk
Løsning:
1- Annotering af data
De mest relevante data til øvelsen er:
mDet = 2 kg;
mB = 8 kg;
| F | = 20 N.
2 - Kontrol af enhederne
Alle enheder er kompatible med hinanden og er i det internationale enhedssystem;
3-laver kraftdiagrammet
Opvarmende alle kræfter, der virker på hver blok. Vi skal huske kraftvægten, normal kraft, spænding på ledningen, som blok A udøver på blok B, og kraften F, der påføres på blok B. Vi har følgende ordning:
Undertekst:
PDet = Vægt af blok A
PB = Vægt af blok B
NDet = Normal for blok A
NB = Blok B Normal
F = Kraft på systemet
Tb, den = Trækkraft, som blok B gør på blok A
T a, b = Trækkraft, som blok A gør på blok B
4 -Orientering af koordinatsystemet
Blocksystemet bevæger sig til højre, og derfor vil alle kræfter, der peger i den retning, have et positivt tegn. Kræfter, der peger mod venstre, vil have et negativt tegn.
5 -At finde de resulterende kræfter
Ifølge tegnet vedtaget i trin 4 vil de resulterende kræfter i x- og y-retningen (vandret og lodret) for hver blok blive bestemt af:
6 -kroppe bevæger sig sammen
Bemærk, at den normale kraft og vægt af hver blok ophæver hinanden, da blokkene ikke bevæger sig i y (lodret) retning, så N = P. Når blokkene bevæger sig sammen, har de også den samme accelerationsværdi.
7 - Løsning af ligningssystemet
For at løse ligningssystemet, lad os tildele det ligningssystem, der findes i trin 5, de værdier, vi skrev ned i trin 1. Husk, at kroppens vægt er angivet af f.eks (masse gange tyngdekraften):
Den trækkraft, som krop B gør på krop A, og den trækkraft, som krop A gør på krop B, er et par handling og reaktionderfor, hvis vi tilføjer ligningerne, disse udtryk (Ta, b og Tb, den) skal annulleres. Ved at gøre dette har vi kun tilbage:
For at bestemme spændingen i garnet betyder det ikke noget, om vi beregner modulet for Ta, b eller fra Tb, den, da de to kræfter er et par handlinger og reaktioner, har de derfor det samme modul:
Trækkraften, som tråden udøver, er 16 N.
Se også: Syv mest almindelige fejl i studiet af fysik
Stop ikke nu... Der er mere efter reklamen;)
spørgsmål 2
To blokke, DET og Baf masser svarende til 7 kg og 3 kg er forbundet med en uforlængelig ledning som vist i nedenstående figur. Beregn systemacceleration og spænding på begge ledninger.
Løsning:
1 - Annotering af data
De relevante data til øvelsen er:
mDet = 7 kg
mB = 3 kg
g = 10 m / s²
2 - Kontrol af enhederne
Alle enheder er kompatible med hinanden og er i det internationale enhedssystem.
3 - Oprettelse af kraftdiagrammet
Lad os trække alle de kræfter, der er til stede i blokkene. Se på nedenstående figur:
Bemærk, at da krop B ikke understøttes på bordet, er der ingen normal kraft på det.
4 - Orientering af koordinatsystemet
Blokke bevæger sig i retninger vinkelret. Blok A bevæger sig i x-retningen til højre, så alle kræfter på den blok, der peger mod højre, vil være positive. Blok B bevæger sig i lodret retning nedad, så alle kræfter på denne blok, der peger nedad, vil være positive.
5 - Find de resulterende kræfter
Systemet med ligninger, der tilvejebringes af kræfterne, der skyldes blokerne, er vist nedenfor:
6 –kroppe bevæger sig sammen
Da ligene er forbundet med en ledning, er accelerationen den samme for begge, så vi bruger kun Det for de to kroppe.
7 –Løsning af ligningssystemet
Husk handling og reaktionspar: Ta, b og Tb, den annulleres, når vi tilføjer ligningerne, så vi er tilbage med:
Endelig for at finde spændingen i ledningen kan vi bruge en hvilken som helst af ligningerne, der involverer spændingerne:
Dermed finder vi spændingen i ledningen, hvilket svarer til 21 N.
Se mere på: Træningsstyrkeøvelser
spørgsmål 3
3. To blokke, A og B, vist i nedenstående figur og med masser svarende til henholdsvis 2 kg og 3 kg, der berører hinanden, bevæges ved hjælp af en kraft på 15 N på blok A. Bestem accelerationen af blokke og styrken af den kraft, som krop A lægger på krop B.
Løsning:
1 -kommentere dataene
De relevante data til øvelsen er:
mDet = 2 kg
mB = 3 kg
| F | = 15 N
2 - Kontrol af enhederne
Alle viste enheder er i det internationale enhedssystem og er kompatible med hinanden.
3 - Oprettelse af kraftdiagrammet
Lad os repræsentere alle de kræfter, der virker på bloksystemet:
Undertekst:
PDet = Vægt af blok A
PB = Vægt af blok B
NDet = Normal for blok A
NB = Blok B Normal
F = Kraft på bloksystemet
Fb, den = Tving, som blok B gør i blok A
F a, b = Tving, som blok A gør i blok B
4 -Orientering af koordinatsystemet
De to blokke bevæger sig kun i vandret retning, og bevægelsesretningen er til højre. Derfor vil alle de kræfter, der peger i denne retning, blive betragtet som positive.
5 –At finde de resulterende kræfter
De resulterende kræfter på blokke A og B kan skrives i henhold til orienteringen af punkt 5:
6 – kroppe bevæger sig sammen
Kropper bevæger sig sammen, fordi de presses mod hinanden. Således accelerationen Det det er det samme for de to blokke.
7 – Løsning af ligningssystemet
For at løse ligningssystemet skal vi huske, at Fa, b og Fb, den de er et handlings- og reaktionspar og annullerer hinanden, når vi tilføjer de resulterende kræfter af A og B, så:
Med ovenstående systemopløsning finder vi, at accelerationen skal være 3 m / s². Ved hjælp af en hvilken som helst af de resulterende kræfter, der findes i trin 5, kan vi bestemme den kraft, som A udøver på B, eller at B gør på A. Disse kræfter skal have en værdi lig med 9 N.
Af Rafael Hellerbrock
Uddannet i fysik
