Στο Οι νόμοι του Νεύτωνα περιλαμβάνει τρεις νόμους της Κλασικής Μηχανικής: τον νόμο της αδράνειας, τον θεμελιώδη νόμο της δυναμικής και τον νόμο της δράσης και της αντίδρασης.
Δοκιμάστε τις γνώσεις σας με το 8 ερωτήσεις παρακάτω και μην χάσετε την ευκαιρία να ξεκαθαρίσετε τις αμφιβολίες σας ακολουθώντας τις αποφάσεις μετά τα σχόλια.
ερώτηση 1
Συσχετίστε τους τρεις νόμους του Νεύτωνα με τις αντίστοιχες δηλώσεις τους.
- 1ος νόμος του Νεύτωνα
- 2ος νόμος του Νεύτωνα
- 3ος νόμος του Νεύτωνα
Καθορίζει ότι η καθαρή δύναμη είναι ίση με το προϊόν της μάζας και την επιτάχυνση του σώματος.
Δηλώνει ότι σε κάθε ενέργεια υπάρχει μια αντίδραση της ίδιας έντασης, της ίδιας κατεύθυνσης και της αντίθετης κατεύθυνσης.
Δηλώνει ότι ένα σώμα τείνει να παραμένει σε κατάσταση ηρεμίας ή σε ομοιόμορφη ευθύγραμμη κίνηση, εκτός εάν μια προκύπτουσα δύναμη ενεργεί πάνω του.
Σωστή απάντηση: (2); (3) και (1).
νόμος της αδράνειας (1ος νόμος του Νεύτωνα): υποδηλώνει ότι ένα σώμα τείνει να παραμένει σε κατάσταση ηρεμίας ή σε ομοιόμορφη ευθύγραμμη κίνηση, εκτός εάν αρχίσει να δρα σε αυτήν μια δύναμη
Θεμελιώδης νόμος της δυναμικής (2ος νόμος του Νεύτωνα): καθορίζει ότι η προκύπτουσα δύναμη είναι ίση με το προϊόν της μάζας και της επιτάχυνσης του σώματος.
νόμος δράσης και αντίδρασης (3ος νόμος του Νεύτωνα): δηλώνει ότι σε κάθε δράση υπάρχει μια αντίδραση της ίδιας έντασης, της ίδιας κατεύθυνσης και της αντίθετης κατεύθυνσης.
Ερώτηση 2
(UFRGS - 2017) Μια δύναμη 20 Ν εφαρμόζεται σε ένα σώμα μάζας m. Το σώμα κινείται σε ευθεία γραμμή με ταχύτητα που αυξάνεται κατά 10 m / s κάθε 2 δευτερόλεπτα. Ποια είναι η τιμή, σε kg, της μάζας m;
α) 5.
β) 4.
γ) 3.
δ) 2.
ε) 1.
Σωστή εναλλακτική λύση: β) 4.
Για να βρούμε τη μαζική αξία, ας εφαρμόσουμε τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα. Για αυτό, πρέπει πρώτα να υπολογίσουμε την τιμή επιτάχυνσης.
Καθώς η επιτάχυνση ισούται με την τιμή παραλλαγής ταχύτητας διαιρούμενη με το χρονικό διάστημα, έχουμε:
Αντικατάσταση των τιμών που βρέθηκαν:
Επομένως, η σωματική μάζα είναι 4 κιλά.
ερώτηση 3
(UERJ - 2013) Ένα ξύλινο μπλοκ ισορροπείται σε κεκλιμένο επίπεδο 45º σε σχέση με το έδαφος. Η ένταση της δύναμης που ασκεί το μπλοκ κάθετα στο κεκλιμένο επίπεδο είναι ίση με 2,0 Ν.
Μεταξύ του μπλοκ και του κεκλιμένου επιπέδου, η ένταση της δύναμης τριβής, σε Newton, είναι ίση με:
α) 0,7
β) 1.0
γ) 1.4
δ) 2.0
Σωστή εναλλακτική λύση: d) 2.0.
Στο παρακάτω διάγραμμα παρουσιάζουμε την κατάσταση που προτείνεται στο πρόβλημα και τις δυνάμεις που ενεργούν στο μπλοκ:
Επειδή το μπλοκ βρίσκεται σε ισορροπία στο κεκλιμένο επίπεδο, η καθαρή δύναμη τόσο στον άξονα Χ όσο και στον άξονα γ είναι μηδέν.
Έτσι, έχουμε τις ακόλουθες ισοτιμίες:
φάτριβή = Π. sen 45η
Ν = Π. cos 45η
Εάν το N είναι ίσο με 2 N και το sin 45 ° είναι ίσο με cos 45 °, τότε:
φάτριβή = N = 2 Newton
Επομένως, μεταξύ του μπλοκ και του κεκλιμένου επιπέδου, η ένταση της δύναμης τριβής είναι ίση με 2,0 Ν.
Δείτε επίσης:
κεκλιμένο επίπεδο
Δύναμη τριβής
ερώτηση 4
(UFRGS - 2018) Η σύγκρουση είναι μια αθλητική δραστηριότητα στην οποία δύο ομάδες, οι Α και Β, τραβούν ένα σχοινί από τα αντίθετα άκρα, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.
Ας υποθέσουμε ότι το σχοινί τραβιέται από την ομάδα Α με οριζόντια δύναμη modulo 780 N και από την ομάδα B με οριζόντια δύναμη modulo 720 N. Σε μια δεδομένη στιγμή, το σχοινί σπάει. Ελέγξτε την εναλλακτική λύση που συμπληρώνει σωστά τα κενά στην παρακάτω δήλωση, με τη σειρά με την οποία εμφανίζονται.
Η καθαρή δύναμη στη χορδή, αμέσως μόλις πριν από το σπάσιμο, έχει συντελεστή 60 Ν και δείχνει προς ________. Οι μονάδες των επιταχύνσεων των ομάδων Α και Β, αμέσως μετά το σπάσιμο του σχοινιού, είναι, αντίστοιχα, ________, υποθέτοντας ότι κάθε ομάδα έχει μάζα 300 κιλών.
α) αριστερά - 2,5 m / s2 και 2,5 m / s2
β) αριστερά - 2,6 m / s2 και 2,4 m / s2
γ) αριστερά - 2,4 m / s2 και 2,6 m / s2
δ) δεξιά - 2,6 m / s2 και 2,4 m / s2
ε) δεξιά - 2,4 m / s2 και 2,6 m / s2
Σωστή εναλλακτική λύση: b) αριστερά - 2,6 m / s2 και 2,4 m / s2.
Η προκύπτουσα δύναμη δείχνει την κατεύθυνση της μεγαλύτερης δύναμης, η οποία στην περίπτωση αυτή είναι η δύναμη που ασκείται από την ομάδα Α. Επομένως, η κατεύθυνσή του είναι προς τα αριστερά.
Στη στιγμή αμέσως μετά τη λήψη της συμβολοσειράς, μπορούμε να υπολογίσουμε το ποσό της επιτάχυνσης που αποκτά κάθε ομάδα μέσω του δεύτερου νόμου του Νεύτωνα. Έτσι έχουμε:
Επομένως, το κείμενο με τα κενά που συμπληρώθηκαν σωστά είναι:
Η προκύπτουσα δύναμη στο σχοινί, αμέσως αμέσως πριν από το σπάσιμο, έχει συντελεστή 60 Ν και δείχνει προς το αριστερά. Οι ενότητες των επιταχύνσεων των ομάδων Α και Β, αμέσως μετά το σπάσιμο του σχοινιού, είναι, αντίστοιχα, 2,6 m / s2 και 2,4 m / s2, υποθέτοντας ότι κάθε ομάδα έχει μάζα 300 κιλών.
Δείτε επίσης: Νόμοι του Νεύτωνα
ερώτηση 5
(Enem - 2017) Σε μια μετωπική σύγκρουση μεταξύ δύο αυτοκινήτων, η δύναμη που ασκεί η ζώνη ασφαλείας στο στήθος και την κοιλιά του οδηγού μπορεί να προκαλέσει σοβαρή βλάβη στα εσωτερικά όργανα. Έχοντας κατά νου την ασφάλεια του προϊόντος του, ένας κατασκευαστής αυτοκινήτων πραγματοποίησε δοκιμές σε πέντε διαφορετικά μοντέλα ζωνών. Οι δοκιμές προσομοίωσαν σύγκρουση 0,30 δευτερολέπτων και οι κούκλες που αντιπροσωπεύουν τους επιβάτες ήταν εξοπλισμένες με επιταχυνσιόμετρα. Αυτός ο εξοπλισμός καταγράφει το συντελεστή επιβράδυνσης της κούκλας ως συνάρτηση του χρόνου. Παράμετροι όπως μάζα κούκλας, διαστάσεις ιμάντα και ταχύτητα αμέσως πριν και μετά την πρόσκρουση ήταν οι ίδιες για όλες τις δοκιμές. Το τελικό αποτέλεσμα που προκύπτει είναι στο γράφημα της επιτάχυνσης με το χρόνο.
Ποιο μοντέλο ζώνης προσφέρει τον χαμηλότερο κίνδυνο εσωτερικού τραυματισμού στον οδηγό;
έως 1
β) 2
γ) 3
δ) 4
ε) 5
Σωστή εναλλακτική λύση: β) 2.
Το πρόβλημα μας λέει ότι η δύναμη που ασκείται από τη ζώνη ασφαλείας μπορεί να προκαλέσει σοβαρούς τραυματισμούς σε συγκρούσεις.
Επομένως, πρέπει να προσδιορίσουμε, μεταξύ των μοντέλων που παρουσιάζονται και υπό τις ίδιες συνθήκες, αυτό που θα ασκήσει μια λιγότερο έντονη δύναμη στον επιβάτη.
Σύμφωνα με τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα, έχουμε ότι η προκύπτουσα δύναμη είναι ίση με το προϊόν μάζας και επιτάχυνσης:
φάΡ = μ. ο
Καθώς το πείραμα πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας μαριονέτες της ίδιας μάζας, τότε η χαμηλότερη προκύπτουσα δύναμη στον επιβάτη θα συμβεί όταν η μέγιστη επιτάχυνση είναι επίσης μικρότερη.
Παρατηρώντας το γράφημα, αναγνωρίζουμε ότι αυτή η κατάσταση θα συμβεί στη ζώνη 2.
Δείτε επίσης: Ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα
ερώτηση 6
(PUC / SP - 2018) Ένα κυβικό, ογκώδες και ομοιογενές αντικείμενο, με μάζα ίση με 1500 g, βρίσκεται σε ηρεμία σε μια επίπεδη και οριζόντια επιφάνεια. Ο συντελεστής στατικής τριβής μεταξύ του αντικειμένου και της επιφάνειας είναι ίσος με 0,40. Μια δύναμη φά, οριζόντια στην επιφάνεια, εφαρμόζεται πάνω από το κέντρο μάζας αυτού του αντικειμένου.
Ποιο γράφημα αντιπροσωπεύει καλύτερα την ένταση της στατικής δύναμης τριβής Fτριβή ως συνάρτηση της έντασης F της εφαρμοζόμενης δύναμης; Εξετάστε τις δυνάμεις που εμπλέκονται στις μονάδες SI.
Σωστή εναλλακτική λύση: γ.
Στην κατάσταση που προτείνεται από το πρόβλημα, το σώμα είναι σε ηρεμία, οπότε η επιτάχυνσή του είναι ίση με 0. Λαμβάνοντας υπόψη τον 2ο Νόμο του Νεύτωνα (ΣΤΡ = μ. a), τότε η καθαρή δύναμη θα ισούται επίσης με το μηδέν.
Όπως περιγράφεται στο πρόβλημα, υπάρχει δύναμη F και δύναμη τριβής στο σώμα. Επιπλέον, έχουμε επίσης τη δράση της δύναμης βάρους και της κανονικής δύναμης.
Στο παρακάτω σχήμα, παρουσιάζουμε το διάγραμμα αυτών των δυνάμεων:
Στον οριζόντιο άξονα, όσο το σώμα παραμένει σε ηρεμία, έχουμε την ακόλουθη κατάσταση:
φάΡ = F - ΣΤτριβή = 0 ⇒ F = Fτριβή
Αυτή η συνθήκη θα ισχύει έως ότου η τιμή της δύναμης F φτάσει την ένταση της μέγιστης δύναμης τριβής.
Η μέγιστη δύναμη τριβής βρίσκεται μέσω του τύπου:
Από το σχήμα που παρουσιάζεται παραπάνω, παρατηρούμε ότι η τιμή της κανονικής δύναμης είναι ίση με την ένταση της δύναμης βάρους, καθώς το σώμα βρίσκεται σε ηρεμία στον κατακόρυφο άξονα. Επειτα:
Ν = Ρ = μ. σολ
Πριν αντικαταστήσουμε τις τιμές, πρέπει να μετατρέψουμε την τιμή μάζας στο διεθνές σύστημα, δηλαδή 1500 g = 1,5 kg.
Ν = 1.5. 10 = 15 Ν
Έτσι, η τιμή του Fτριβή θα βρεθεί κάνοντας:
φάτριβή= 0,4. 15 = 6 Β
Επομένως, το Fτριβή στο σώμα θα είναι ίσο με τη δύναμη F έως ότου φτάσει στην τιμή των 6N, όταν το σώμα θα βρίσκεται στα πρόθυρα κίνησης.
ερώτηση 7
(Enem - 2016) Μια εφεύρεση που σήμαινε μια μεγάλη τεχνολογική πρόοδο στην Αρχαιότητα, τη σύνθετη τροχαλία ή την ένωση των τροχαλιών, αποδίδεται στον Αρχιμήδη (287 a. ΝΤΟ. έως 212 α. ΝΤΟ.). Η συσκευή συνίσταται στη σύνδεση μιας σειράς κινητών τροχαλιών με μια σταθερή τροχαλία. Το σχήμα δείχνει μια πιθανή διάταξη για αυτήν τη συσκευή. Αναφέρεται ότι ο Αρχιμήδης θα είχε αποδείξει στον Βασιλιά Ιεράμ μια άλλη διάταξη αυτής της συσκευής, κινούμενη μόνη της, πάνω από την άμμο στην παραλία, ένα πλοίο γεμάτο επιβάτες και φορτία, κάτι που θα ήταν αδύνατο χωρίς τη συμμετοχή πολλών οι άνδρες. Ας υποθέσουμε ότι η μάζα του πλοίου ήταν 3000 κιλά, ο συντελεστής στατικής τριβής μεταξύ του πλοίου και της άμμου ήταν 0,8 και ότι ο Αρχιμήδης τράβηξε το πλοίο με δύναμη , παράλληλα με την κατεύθυνση της κίνησης και με συντελεστή ίση με 400 Ν. Εξετάστε τα ιδανικά καλώδια και τροχαλίες, επιτάχυνση βαρύτητας ίση με 10 m / s2 και ότι η επιφάνεια της παραλίας είναι απόλυτα οριζόντια.
Ο ελάχιστος αριθμός κινητών τροχαλιών που χρησιμοποιήθηκαν, σε αυτήν την περίπτωση, από τον Αρχιμήδη ήταν
α) 3.
β) 6.
γ) 7.
δ) 8.
ε) 10.
Σωστή εναλλακτική λύση: β) 6.
Οι δυνάμεις που δρουν στο σκάφος απεικονίζονται στο παρακάτω διάγραμμα:
Από το διάγραμμα, παρατηρούμε ότι το σκάφος, για να βγει από την ηρεμία, απαιτεί την ελκτική δύναμη Τ να είναι μεγαλύτερη από τη μέγιστη δύναμη στατικής τριβής. Για να υπολογίσουμε την τιμή αυτής της δύναμης, θα χρησιμοποιήσουμε τον τύπο:
Σε αυτήν την περίπτωση, ο συντελεστής βάρους είναι ίσος με τον συντελεστή της κανονικής δύναμης, έχουμε:
Αντικαθιστώντας τις ενημερωμένες τιμές, έχουμε:
φάτριβή Μέγιστη = 0,8. 3000. 10 = 24 000 Β
Γνωρίζουμε ότι η δύναμη F που ασκήθηκε από τον Αρχιμήδη ήταν ίση με 400 Ν, οπότε αυτή η δύναμη πρέπει να πολλαπλασιαστεί με έναν συγκεκριμένο παράγοντα έτσι ώστε το αποτέλεσμα να είναι μεγαλύτερο από 2400 Ν.
Κάθε κινητή τροχαλία που χρησιμοποιείται διπλασιάζει την τιμή δύναμης, δηλαδή, κάνοντας μια δύναμη ίση με F, η δύναμη έλξης (η δύναμη που θα τραβήξει το σκάφος) θα είναι ίση με 2F.
Χρησιμοποιώντας τα δεδομένα προβλήματος, έχουμε την ακόλουθη κατάσταση:
- 1 τροχαλία → 400. 2 = 400. 21 = 800 Β
- 2 τροχαλίες → 400. 2. 2 = 400. 2 2 = 1600 Β
- 3 τροχαλίες → 400. 2. 2. 2 = 400. 23 = 3200 Β
- n τροχαλίες → 400. 2όχι > 24.000 N (για έξοδο από ξεκούραση)
Επομένως, πρέπει να γνωρίζουμε την τιμή του n, οπότε:
Γνωρίζουμε ότι 25 = 32 και αυτό 26 = 64, καθώς θέλουμε να βρούμε τον ελάχιστο αριθμό κινούμενων τροχαλιών, τότε χρησιμοποιώντας 6 τροχαλίες θα είναι δυνατή η μετακίνηση του σκάφους.
Επομένως, ο ελάχιστος αριθμός κινητών τροχαλιών που χρησιμοποιήθηκαν, σε αυτήν την περίπτωση, από τον Αρχιμήδη ήταν 6.
ερώτηση 8
(UERJ - 2018) Σε ένα πείραμα, τα μπλοκ I και II, με μάζες ίση με 10 kg και 6 kg, αντίστοιχα, αλληλοσυνδέονται με ένα ιδανικό σύρμα. Αρχικά, μια δύναμη έντασης F ίση με 64 Ν εφαρμόζεται στο μπλοκ Ι, δημιουργώντας μια τάση Τ στο σύρμα.Ο. Στη συνέχεια, μια δύναμη της ίδιας έντασης F εφαρμόζεται στο μπλοκ II, παράγοντας έλξη Τσι. Κοιτάξτε τα σχήματα:
Λαμβάνοντας υπόψη την τριβή μεταξύ των μπλοκ και της επιφάνειας S, η αναλογία μεταξύ των τριβών σημαίνει:
Σωστή εναλλακτική λύση: .
Εφαρμόζοντας τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα και τον νόμο της δράσης και της αντίδρασης (τρίτος νόμος του Νεύτωνα), μπορούμε να γράψουμε τα συστήματα για κάθε κατάσταση:
1η κατάσταση
2η κατάσταση
Σημειώστε ότι και στις δύο περιπτώσεις η τιμή επιτάχυνσης θα είναι η ίδια, καθώς η δύναμη F είναι ίση και οι μάζες παραμένουν επίσης οι ίδιες.
Αντικαθιστώντας τις τιμές και υπολογίζοντας την επιτάχυνση, έχουμε:
Γνωρίζοντας την τιμή επιτάχυνσης, μπορούμε να υπολογίσουμε τις τιμές των έλξεων:
ΤΟ = μΙΙ. ο
ΤΟ = 6. 4 = 24 Ν
Τσι = μΕγώ . ο
Τσι = 10. 4 = 40 Β
Υπολογίζοντας την αναλογία μεταξύ των τραβήξεων, βρίσκουμε:
Επομένως, η αναλογία μεταξύ των τράβηλων αντιστοιχεί .
Για να μάθετε περισσότερα, δείτε επίσης:
- Ο τρίτος νόμος του Νεύτωνα
- βάρος δύναμης
- Κανονική δύναμη
