Zum lösen Sie Übungen zu den Anwendungen von Newtonsche Gesetze, wie bei Blocksystemen ist es interessant, einige Schritte zu befolgen:
1. Notieren Sie alle relevanten Daten aus der Erklärung;
2. Überprüfen Sie, ob die Einheiten im Internationalen Einheitensystem enthalten sind (Meter, Kilogramm und Sekunde);
3. Zeichnen Sie sorgfältig alle Kräfte, die auf Körper einwirken;
4. Versuchen Sie zu spüren, in welche Richtung sich das Körpersystem bewegt und nehmen Sie Ihre Richtung für das positive Vorzeichen der Kräfte an. Alle Kräfte, die in diese Richtung wirken, sind ebenfalls positiv. Gegenkräfte werden negativ sein;
5. Gleichen Sie die Resultierende der Kräfte jedes Körpers für jede Raumrichtung auf das Produkt aus Schlecht oder auf 0, wenn sich der Körper mit konstanter Geschwindigkeit bewegt oder ruht;
6. Denken Sie daran, dass sich Körper, die sich zusammen bewegen, durch Kabel verbunden, übereinander oder sogar aneinandergelehnt sind, sich gegenseitig unterstützen und daher die gleiche Beschleunigung haben;
7. Um das Gleichungssystem zu lösen, müssen wir das eine vom anderen subtrahieren, da die Aktions- und Reaktionspaare den gleichen Wert haben und sich gegenseitig aufheben.
Wenn Sie alle oben genannten Schritte sorgfältig befolgen, werden Sie beim Lösen von Aufgaben zu den Newtonschen Gesetzen kaum Fehler machen.
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Newtonsche Gesetze Gelöste Übungen Exercise
HINWEIS: Für alle folgenden Beispiele verwenden wir die Schwerkraft als 10 m/s².
Frage 1
Zwei Blöcke, DAS und B, mit Massen von 8 kg bzw. 2 kg sind in der folgenden Abbildung dargestellt. Die Blöcke sind durch eine nicht dehnbare Schnur verbunden und werden von einer Kraft F mit einem Modul von 20 N gezogen. Bestimmen:
a) Systembeschleunigung
b) Seilzug
Auflösung:
1- Annotieren der Daten
Die wichtigsten Daten für die Übung sind:
ichDas = 2kg;
ichB = 8kg;
|F| = 20 N.
2 - Überprüfung der Einheiten
Alle Einheiten sind miteinander kompatibel und stehen im Internationalen Einheitensystem;
3-das Kraftdiagramm erstellen
Enthitzend alle auf jeden Block wirkenden Kräfte. Wir müssen uns das Kraftgewicht, die Normalkraft, die Spannung auf den Draht merken, die Block A auf Block B ausübt, und die Kraft F, die auf Block B aufgebracht wird. Uns bleibt folgendes Schema:
Untertitel:
PDas = Gewicht des Blocks A
PB = Gewicht des Blocks B
NeinDas = Normal von Block A
NeinB = Block B Normal
F = Kraft auf das System
Tb, die = Traktion, die Block B auf Block A ausführt
T a, b = Traktion, die Block A auf Block B ausführt
4 -Koordinatensystem ausrichten
Das Blocksystem bewegt sich nach rechts und daher haben alle in diese Richtung weisenden Kräfte ein positives Vorzeichen. Kräfte, die nach links zeigen, haben ein negatives Vorzeichen.
5 -Ermitteln der resultierenden Kräfte
Entsprechend dem in Schritt 4 angenommenen Vorzeichen werden die resultierenden Kräfte in x- und y-Richtung (horizontal und vertikal) für jeden Block bestimmt durch:
6 -Körper bewegen sich zusammen
Beachten Sie, dass sich die Normalkraft und das Gewicht jedes Blocks gegenseitig aufheben, da sich die Blöcke nicht in y-Richtung (vertikal) bewegen. N = P. Wenn sich die Blöcke zusammen bewegen, haben sie auch den gleichen Beschleunigungswert.
7 – Lösen des Gleichungssystems
Um das Gleichungssystem zu lösen, weisen wir dem in Schritt 5 gefundenen Gleichungssystem die Werte zu, die wir in Schritt 1 aufgeschrieben haben. Denken Sie daran, dass das Gewicht von Körpern gegeben ist durch m.g (Masse mal Schwerkraft):
Die Traktion, die Körper B auf Körper A ausübt, und die Traktion, die Körper A auf Körper B ausübt, sind ein Paar von Aktion und Reaktion, also addieren wir die Gleichungen, diese Terme (Ta, b und Tb, die) muss abgebrochen werden. Dabei bleiben uns:
Um die Spannung im Garn zu bestimmen, ist es egal, ob wir den Modul von T. berechnena, b oder von Tb, die, da die beiden Kräfte ein Paar von Aktion und Reaktion sind, haben sie daher den gleichen Modul:
Die vom Draht ausgeübte Zugkraft beträgt 16 N.
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Frage 2
Zwei Blöcke, DAS und B, mit Massen von 7 kg und 3 kg sind mit einem nicht dehnbaren Draht verbunden, wie in der Abbildung unten gezeigt. Berechnen Sie die Systembeschleunigung und -spannung an beiden Drähten.
Auflösung:
1 – Annotieren der Daten
Die relevanten Daten für die Übung sind:
ichDas = 7 kg
ichB = 3 kg
g = 10 m/s²
2 – Überprüfung der Einheiten
Alle Einheiten sind untereinander kompatibel und stehen im Internationalen Einheitensystem.
3 – Erstellen des Kraftdiagramms
Zeichnen wir alle Kräfte, die in den Blöcken vorhanden sind. Schauen Sie sich die Abbildung unten an:
Beachten Sie, dass, da Körper B nicht auf dem Tisch abgestützt ist, keine Normalkraft darauf wirkt.
4 – Koordinatensystem ausrichten
Blöcke bewegen sich in Richtungen aufrecht. Block A bewegt sich in x-Richtung nach rechts, sodass alle Kräfte auf diesen Block, die nach rechts zeigen, positiv sind. Block B bewegt sich in vertikaler Richtung nach unten, sodass alle Kräfte auf diesen Block, die nach unten zeigen, positiv sind.
5 – Ermitteln der resultierenden Kräfte
Das Gleichungssystem der aus den Blöcken resultierenden Kräfte ist im Folgenden dargestellt:
6 –Körper bewegen sich zusammen
Da die Körper durch einen Draht verbunden sind, ist die Beschleunigung bei beiden gleich, daher verwenden wir nur Das für die beiden Körper.
7 –Lösen des Gleichungssystems
Denken Sie an die Aktions- und Reaktionspaare: Ta, b und Tb, die werden abgebrochen, wenn wir die Gleichungen hinzufügen, also bleibt:
Um schließlich die Spannung im Draht zu finden, können wir eine der Gleichungen verwenden, die die Spannungen beinhalten:
Damit finden wir die Spannung im Draht, die 21 N entspricht.
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Frage 3
3. Zwei sich in der Abbildung unten gezeigte Blöcke A und B mit einer Masse von 2 kg bzw. 3 kg, die sich berühren, werden durch die Krafteinwirkung von 15 N auf Block A bewegt. Bestimmen Sie die Beschleunigung der Blöcke und die Stärke der Kraft, die Körper A auf Körper B ausübt.
Auflösung:
1 -die Daten kommentieren
Die relevanten Daten für die Übung sind:
ichDas = 2 kg
ichB = 3 kg
|F| = 15 N
2 - Überprüfung der Einheiten
Alle gezeigten Einheiten sind im Internationalen Einheitensystem und miteinander kompatibel.
3 – Erstellen des Kraftdiagramms
Lassen Sie uns alle Kräfte darstellen, die auf das Blocksystem wirken:
Untertitel:
PDas = Gewicht des Blocks A
PB = Gewicht des Blocks B
NeinDas = Normal von Block A
NeinB = Block B Normal
F = Kraft auf das Blocksystem
Fb, die = Erzwinge, dass Block B in Block A tut
F a, b = Erzwinge, dass Block A in Block B tut
4 -Koordinatensystem ausrichten
Die beiden Blöcke bewegen sich nur in horizontaler Richtung und die Bewegungsrichtung ist nach rechts. Daher werden alle Kräfte, die in diese Richtung zeigen, als positiv gewertet.
5 –Ermitteln der resultierenden Kräfte
Die resultierenden Kräfte an den Blöcken A und B können entsprechend der Orientierung von Punkt 5 geschrieben werden:
6 – Körper bewegen sich zusammen
Körper bewegen sich zusammen, weil sie gegeneinander gedrückt werden. Damit ist die Beschleunigung Das es ist das gleiche für die beiden Blöcke.
7 – Lösen des Gleichungssystems
Um das Gleichungssystem zu lösen, müssen wir uns daran erinnern, dass Fa, b und Fb, die sie sind ein Aktions- und Reaktionspaar und heben sich gegenseitig auf, wenn wir die resultierenden Kräfte von A und B addieren, also:
Mit der obigen Systemauflösung finden wir, dass die Beschleunigung 3 m/s² betragen sollte. Unter Verwendung einer der in Schritt 5 gefundenen resultierenden Kräfte können wir die Kraft bestimmen, die A auf B oder B auf A ausübt. Diese Kräfte müssen einen Wert von 9 N haben.
Von Rafael Hellerbrock
Abschluss in Physik
