Newtons love: kommenterede og løste øvelser

På Newtons love omfatter tre love for klassisk mekanik: inertiloven, den grundlæggende dynamiklov og handlings- og reaktionsloven.

Test din viden med 8 spørgsmål nedenfor og gå ikke glip af muligheden for at afklare din tvivl ved at følge beslutningerne efter feedbacken.

Spørgsmål 1

Forhold Newtons tre love med deres respektive udsagn.

Newtons 1. lov
Newtons 2. lov
Newtons 3. lov

venstre parentes plads plads plads plads plads plads højre parentes Bestemmer, at nettokraften er lig med masseproduktet og kroppens acceleration.

venstre parentes plads plads plads plads plads plads højre parentes Det hedder, at der til enhver handling er en reaktion med samme intensitet, samme retning og modsat retning.

venstre parentes plads plads plads plads plads plads højre parentes Angiver, at et legeme har tendens til at forblive i sin hviletilstand eller i ensartet retlinjet bevægelse, medmindre en resulterende kraft virker på det.

Se svar

Korrekt svar: (2); (3) og (1).

inertiloven (1. Newtons lov): indikerer at et legeme har tendens til at forblive i sin hviletilstand eller i ensartet retlinjet bevægelse, medmindre en resulterende kraft begynder at handle på det.

Grundlæggende dynamikret (2. lov i Newton): bestemmer, at den resulterende kraft er lig med produktet af masse og acceleration af kroppen.

instagram story viewer

handlingslov og reaktion (3. lov i Newton): siger, at der til enhver handling er en reaktion med samme intensitet, samme retning og modsat retning.

spørgsmål 2

(UFRGS - 2017) En kraft på 20 N påføres et legeme med masse m. Kroppen bevæger sig i en lige linje med en hastighed, der øges med 10 m / s hver 2. sek. Hvad er værdien i kg af massen m?

a) 5.
b) 4.
c) 3.
d) 2.
e) 1.

Se svar

Korrekt alternativ: b) 4.

Lad os anvende Newtons anden lov for at finde masseværdien. Til det skal vi først beregne accelerationsværdien.

Da accelerationen er lig med hastighedsvariationsværdien divideret med tidsintervallet, har vi:

a er lig med 10 over 2 er lig med 5 m divideret med s i kvadrat

Udskiftning af de fundne værdier:

F er lig med m. a 20 er lig med m.5 m er lig med 20 over 5 er lig med 4 mellemrum k g

Derfor er kropsmassen 4 kg.

spørgsmål 3

(UERJ - 2013) En træblok er afbalanceret på et skråt plan på 45º i forhold til jorden. Intensiteten af den kraft, som blokken udøver vinkelret på det skråplan, er lig med 2,0 N.

Mellem blokken og det skrå plan er intensiteten af friktionskraften i newton lig med:

a) 0,7
b) 1.0
c) 1.4
d) 2,0

Se svar

Korrekt alternativ: d) 2.0.

I nedenstående diagram repræsenterer vi den foreslåede situation i problemet og de kræfter, der virker i blokken:

Da blokken er i ligevægt på det skrå plan, er nettokraften på både x-aksen og y-aksen lig med nul.

Således har vi følgende ligheder:

f_friktion = P. sen 45
N = P. cos 45

Hvis N er lig med 2 N og sin 45 ° er lig med cos 45 °, så:

f_friktion = N = 2 newton

Derfor er friktionskraftintensiteten mellem blokken og det skrånende plan lig med 2,0 N.

Se også:

skråplan

Friktionskraft

spørgsmål 4

(UFRGS - 2018) Dragtrækningen er en sportsaktivitet, hvor to hold, A og B, trækker et reb i de modsatte ender, som vist i figuren nedenfor.

Antag, at rebet trækkes af hold A med en vandret kraft på modulo 780 N og af hold B med en vandret kraft på modulo 720 N. I et givet øjeblik går rebet i stykker. Kontroller det alternativ, der korrekt udfylder de tomme felter i udsagnet nedenfor, i den rækkefølge, de vises i.

Nettokraften på strengen, i øjeblikket umiddelbart før pause, har en modul på 60 N og peger på ________. Modulerne til accelerationerne for hold A og B på det øjeblik, umiddelbart efter at rebet er brudt, er henholdsvis ________, forudsat at hvert hold har en masse på 300 kg.

a) venstre - 2,5 m / s² og 2,5 m / s²
b) venstre - 2,6 m / s² og 2,4 m / s²
c) venstre - 2,4 m / s² og 2,6 m / s²
d) højre - 2,6 m / s² og 2,4 m / s²
e) højre - 2,4 m / s² og 2,6 m / s²

Se svar

Korrekt alternativ: b) venstre - 2,6 m / s² og 2,4 m / s².

Den resulterende kraft peger på retningen af den største styrke, som i dette tilfælde er den kraft, der udøves af hold A. Derfor er dets retning mod venstre.

I øjeblikket umiddelbart efter, at strengen klikker, kan vi beregne mængden af acceleration, som hvert hold har erhvervet gennem Newtons anden lov. Så vi har:

F med et abonnement svarende til m. a med et abonnement 780 svarende til 300. a med A-abonnement a med A-abonnement lig med 780 over 300 a med A-abonnement lig med 2 komma 6 mellemrum m divideret med s kvadrat

F med B-tegning lig m. a med B-abonnement 720 lig med 300. a med B-abonnement a med B-abonnement lig med 720 over 300 a med B-abonnement lig med 2 komma 4 m mellemrum divideret med s kvadrat

Derfor er teksten med hullerne korrekt udfyldt:

Den resulterende kraft på rebet, i øjeblikket umiddelbart før bruddet, har et modul på 60 N og peger på venstre. Modulerne til accelerationerne for hold A og B på det øjeblik, umiddelbart efter at rebet er brudt, er henholdsvis 2,6 m / s² og 2,4 m / s²forudsat at hvert hold har en masse på 300 kg.

Se også: Newtons love

spørgsmål 5

(Enem - 2017) I en frontkollision mellem to biler kan den kraft, som sikkerhedsselen udøver på førerens bryst og underliv, forårsage alvorlig skade på de indre organer. Med sikkerhed for sit produkt i tankerne udførte en bilproducent test på fem forskellige bæltemodeller. Testene simulerede en 0,30 sekunders kollision, og dukkerne, der repræsenterede beboerne, var udstyret med accelerometre. Dette udstyr registrerer modulet af dukkens deceleration som en funktion af tiden. Parametre som dukkemasse, bæltedimensioner og hastighed umiddelbart før og efter stød var de samme for alle tests. Det opnåede endelige resultat er i grafen over tidsacceleration.

Hvilken bæltemodel giver den laveste risiko for intern skade for føreren?

til 1
b) 2
c) 3
d) 4
e) 5

Se svar

Korrekt alternativ: b) 2.

Problemet fortæller os, at den sikkerhed, der udøves af sikkerhedsselen, kan forårsage alvorlige kvæstelser ved frontkollisioner.

Derfor er vi nødt til blandt de modeller, der præsenteres, og under de samme betingelser, at identificere den, der vil udøve en mindre intens kraft på passageren.

Ifølge Newtons anden lov har vi, at den resulterende kraft er lig med produktet af masse og acceleration:

F_R = m. Det

Da eksperimentet blev udført ved hjælp af marionetter af samme masse, vil den laveste resulterende kraft på passageren forekomme, når den maksimale acceleration også er mindre.

Overholdende grafen identificerer vi, at denne situation vil forekomme i bælte 2.

Se også: Newtons anden lov

spørgsmål 6

(PUC / SP - 2018) En kubisk, massiv og homogen genstand med en masse lig med 1500 g er i ro på en flad og vandret overflade. Koefficienten for statisk friktion mellem objektet og overfladen er lig med 0,40. En styrke F, vandret på overfladen, påføres over objektets massecenter.

Hvilken graf repræsenterer intensiteten af den statiske friktionskraft F bedst_friktion som en funktion af intensiteten F af den påførte kraft? Overvej de kræfter, der er involveret i SI-enheder.

Se svar

Korrekt alternativ: c.

I den situation, der er foreslået af problemet, er kroppen i ro, så dets acceleration er lig med 0. I betragtning af Newtons 2. lov (F_R= m. a), så vil nettokraften også være nul.

Som beskrevet i problemet virker kraft F og friktionskraft på kroppen. Derudover har vi også virkningen af vægtkraft og normal kraft.

I nedenstående figur præsenterer vi diagrammet for disse kræfter:

Mens kroppen hviler på den vandrette akse, har vi følgende situation:

F_R = F - F_friktion = 0 ⇒ F = F_friktion

Denne betingelse vil være sand, indtil værdien af kraft F når intensiteten af den maksimale friktionskraft.

Den maksimale friktionskraft findes gennem formlen:

F med et t r i t o m á x abonnementets slutning af abonnementet lig med mu med e-abonnementet. N

Fra ovenstående figur bemærker vi, at værdien af den normale kraft er lig med vægtkraftens intensitet, da kroppen er i ro på den lodrette akse. Derefter:

N = P = m. g

Inden vi udskifter værdierne, skal vi omdanne masseværdien til det internationale system, dvs. 1500 g = 1,5 kg.

N = 1,5. 10 = 15 N.

Således er værdien af F_friktionsmax vil blive fundet ved at gøre:

F_friktionsmax= 0,4. 15 = 6 N.

Derfor er F_friktion på kroppen vil den være lig med kraft F, indtil den når værdien 6N, når kroppen vil være på randen af bevægelse.

spørgsmål 7

(Enem - 2016) En opfindelse, der betød et stort teknologisk fremskridt i antikken, den sammensatte remskive eller sammenslutningen af remskiver, tilskrives Archimedes (287 a. Ç. til 212 a. Ç.). Apparatet består i at forbinde en række mobile remskiver med en fast remskive. Figuren eksemplificerer et muligt arrangement for dette apparat. Det rapporteres, at Archimedes ville have demonstreret for kong Hieram et andet arrangement af dette apparat, der bevæger sig alene, over sand på stranden, et skib fuld af passagerer og gods, noget der ville være umuligt uden deltagelse af mange Mænd. Antag, at skibets masse var 3000 kg, koefficienten for statisk friktion mellem skibet og sandet var 0,8, og at Archimedes trak skibet med en kraft F med højre pil overskrift parallelt med bevægelsesretningen og med et modul svarende til 400 N. Overvej de ideelle ledninger og remskiver, tyngdeacceleration svarende til 10 m / s² og at strandoverfladen er perfekt vandret.

Det mindste antal mobile remskiver, der blev brugt i denne situation af Archimedes var

a) 3.
b) 6.
c) 7.
d) 8.
e) 10.

Se svar

Korrekt alternativ: b) 6.

De kræfter, der virker på båden, er repræsenteret i nedenstående diagram:

Fra diagrammet bemærker vi, at båden for at komme ud af hvile kræver, at trækkraften T er større end den maksimale statiske friktionskraft. For at beregne værdien af denne kraft bruger vi formlen:

F med et t r i t o m á x abonnementets slutning af abonnementet lig med mu med e-abonnementet. N plads

I denne situation er vægtmodulet lig med modulet for normal kraft, vi har:

F med et t r i t o m á x abonnementets slutning af abonnementet lig med mu med e-abonnementet. m. g

Udskiftning af de informerede værdier har vi:

F_friktion_maks= 0,8. 3000. 10 = 24 000 N

Vi ved, at kraften F, som Archimedes udøvede, var lig med 400 N, så denne kraft skal ganges med en bestemt faktor, så dens resultat er større end 2400 N.

Hver anvendt mobil remskive fordobler kraftværdien, dvs. at gøre en kraft lig med F, trækkraften (kraften, der trækker båden) vil være lig med 2F.

Ved hjælp af problemdata har vi følgende situation:

1 remskive → 400. 2 = 400. 2¹ = 800 N
2 remskiver → 400. 2. 2 = 400. 2 ² = 1600 N
3 remskiver → 400. 2. 2. 2 = 400. 2³ = 3200 N
n remskiver → 400. 2^ingen > 24.000 N (for at komme ud af hvile)

Således skal vi kende værdien af n, så:

400,2 til effekten af n større end 24 plads 000 2 til effekten af n større end tæller 24 plads 000 over nævneren 400 enden af fraktion 2 til effekten af n større end 60

Vi ved, at 2⁵ = 32 og at 2⁶ = 64, da vi vil finde det mindste antal bevægelige remskiver, så ved hjælp af 6 remskiver er det muligt at flytte båden.

Derfor var det mindste antal mobile remskiver, der blev brugt i Archimedes, i denne situation 6.

spørgsmål 8

(UERJ - 2018) I et eksperiment er blokke I og II, med masser svarende til henholdsvis 10 kg og 6 kg, forbundet med hinanden med en ideel ledning. Først påføres en kraft af intensitet F lig med 64 N på blok I, hvilket genererer en spænding T på ledningen._DET. Derefter påføres en kraft med samme intensitet F på blok II, hvilket frembringer trækkraft T_B. Se på skemaerne: