Newtonovi zakoni: komentirane i riješene vježbe

Na Newtonovi zakoni čine tri zakona klasične mehanike: zakon tromosti, temeljni zakon dinamike i zakon djelovanja i reakcije.

Provjerite svoje znanje pomoću 8 pitanja ispod i ne propustite priliku razjasniti svoje sumnje slijedeći rezolucije nakon povratnih informacija.

Pitanje 1

Povežite Newtonova tri zakona sa njihovim izjavama.

Newtonov 1. zakon
Newtonov 2. zakon
Newtonov 3. zakon

lijeva zagrada space space prostor space space desna zagrada Utvrđuje da je neto sila jednaka umnošku mase i ubrzanja tijela.

lijeva zagrada space space prostor space space desna zagrada Navodi se da na svaku akciju postoji reakcija istog intenziteta, istog smjera i suprotnog smjera.

lijeva zagrada space space prostor space space desna zagrada Označava da tijelo nastoji ostati u stanju mirovanja ili u jednoličnom pravocrtnom gibanju, osim ako na njega djeluje rezultirajuća sila.

Pogledajte Odgovor

Točan odgovor: (2); (3) i (1).

zakon tromosti (1. Newtonov zakon): ukazuje na to da tijelo nastoji ostati u stanju mirovanja ili u ravnomjernom pravocrtnom gibanju, osim ako na njega počne djelovati rezultirajuća sila.

Temeljni zakon dinamike (2. Newtonov zakon): određuje da je rezultirajuća sila jednaka umnošku mase i ubrzanja tijela.

instagram story viewer

zakon djelovanja i reakcije (3. Newtonov zakon): navodi da na svaku akciju postoji reakcija istog intenziteta, istog smjera i suprotnog smjera.

pitanje 2

(UFRGS - 2017) Na tijelo mase m primjenjuje se sila od 20 N. Tijelo se kreće pravocrtno brzinom koja se povećava za 10 m / s svake 2 s. Kolika je vrijednost mase m u kg?

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

Pogledajte Odgovor

Ispravna alternativa: b) 4.

Da bismo pronašli vrijednost mase, primijenimo Newtonov drugi zakon. Za to prvo moramo izračunati vrijednost ubrzanja.

Kako je ubrzanje jednako vrijednosti promjene brzine podijeljeno s vremenskim intervalom, imamo:

a jednako 10 preko 2 jednako je 5 m podijeljeno sa s kvadratom

Zamjena pronađenih vrijednosti:

F jednako m. a 20 jednako je m.5 m jednako je 20 preko 5 jednako je 4 k k

Stoga je tjelesna masa 4 kg.

pitanje 3

(UERJ - 2013) Drveni blok uravnotežen je na nagnutoj ravnini od 45 ° u odnosu na tlo. Intenzitet sile koju blok vrši okomito na nagnutu ravninu jednak je 2,0 N.

Između bloka i nagnute ravnine, intenzitet sile trenja u njutnima jednak je:

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

Pogledajte Odgovor

Ispravna alternativa: d) 2.0.

U donjem dijagramu predstavljamo situaciju predloženu u problemu i sile koje djeluju u bloku:

Budući da je blok u ravnoteži na nagnutoj ravnini, neto sila na osi x i osi y jednaka je nuli.

Dakle, imamo sljedeće jednakosti:

f_trenje = P. sen 45.
N = P. jer 45.

Ako je N jednako 2 N, a sin 45 ° jednako je 45 °, tada:

f_trenje = N = 2 njutna

Stoga je između bloka i nagnute ravnine intenzitet sile trenja jednak 2,0 N.

Vidi i ti:

kosa ravnina

Sila trenja

pitanje 4

(UFRGS - 2018.) Prevlačenje konopa sportska je aktivnost u kojoj dvije momčadi, A i B, vuku konop za suprotne krajeve, kao što je prikazano na donjoj slici.

Pretpostavimo da uže vuče tim A s vodoravnom silom modula 780 N i tim B s vodoravnom silom modulom 720 N. U određenom trenutku uže se prekida. Provjerite alternativu koja ispravno popunjava prazna mjesta u sljedećem navodu, redoslijedom kojim se pojavljuju.

Neto sila na žici, u trenutku neposredno prije prekida, ima modul od 60 N i pokazuje na ________. Moduli ubrzanja timova A i B, u trenutku neposredno nakon pucanja užeta, su ________, pretpostavljajući da svaka momčad ima masu od 300 kg.

a) lijevo - 2,5 m / s² i 2,5 m / s²
b) lijevo - 2,6 m / s² i 2,4 m / s²
c) lijevo - 2,4 m / s² i 2,6 m / s²
d) desno - 2,6 m / s² i 2,4 m / s²
e) desno - 2,4 m / s² i 2,6 m / s²

Pogledajte Odgovor

Točna alternativa: b) lijevo - 2,6 m / s² i 2,4 m / s².

Rezultirajuća sila upućuje na smjer najveće sile, koja je u ovom slučaju sila koju vrši tim A. Stoga je njegov smjer ulijevo.

U trenutku neposredno nakon pucanja žice možemo izračunati količinu ubrzanja koju je postigla svaka momčad kroz Newtonov drugi zakon. Tako imamo:

F s A indeksom jednakim m. a s A indeksom 780 jednako 300. a s A indeksom a A indeksom jednakim 780 preko 300 a s A indeksom jednakim 2 zarez 6 razmak m podijeljeno s s kvadratom

F s indeksom B jednak m. a s indeksom B 720 jednakim 300. a s indeksom B a indeksom B jednakim 720 preko 300 a s indeksom B jednakim 2 zarezima 4 m prostor podijeljen s s

Stoga je tekst s ispravno popunjenim prazninama:

Rezultirajuća sila na užetu, u trenutku neposredno prije prekida, ima modul od 60 N i pokazuje na lijevo. Moduli ubrzanja timova A i B, u trenutku neposredno nakon pucanja užeta, jesu, 2,6 m / s² i 2,4 m / s², pod pretpostavkom da svaka momčad ima masu od 300 kg.

Vidi i ti: Newtonovi zakoni

5. pitanje

(Enem - 2017) U frontalnom sudaru dva automobila, sila koju sigurnosni pojas vrši na vozačeva prsa i trbuh može prouzročiti ozbiljna oštećenja unutarnjih organa. Imajući na umu sigurnost svog proizvoda, proizvođač automobila proveo je testove na pet različitih modela remena. Testovi su simulirali sudar od 0,30 sekundi, a lutke koje su predstavljale putnike bile su opremljene akcelerometrima. Ova oprema bilježi modul usporavanja lutke u ovisnosti o vremenu. Parametri poput mase lutke, dimenzija remena i brzine neposredno prije i nakon udara bili su jednaki za sva ispitivanja. Konačni rezultat dobiven je na grafikonu ubrzanja kroz vrijeme.

Koji model remena nudi najmanji rizik od unutarnjih ozljeda vozača?

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

Pogledajte Odgovor

Ispravna alternativa: b) 2.

Problem nam govori da sila koja djeluje na sigurnosni pojas može uzrokovati ozbiljne ozljede u frontalnim sudarima.

Stoga, među predstavljenim modelima i pod istim uvjetima moramo prepoznati onaj koji će na putnika vršiti manje intenzivnu silu.

Prema Newtonovom drugom zakonu imamo da je rezultirajuća sila jednaka umnošku mase i ubrzanja:

F_R = m. The

Kako se pokus izvodio na lutkama iste mase, tada će se najmanja rezultirajuća sila na putnika pojaviti kada je i maksimalno ubrzanje manje.

Promatrajući graf, utvrđujemo da će se ova situacija dogoditi u pojasu 2.

Vidi i ti: Newtonov drugi zakon

pitanje 6

(PUC / SP - 2018) Kubični, masivni i homogeni objekt, mase jednake 1500 g, miruje na ravnoj i vodoravnoj površini. Koeficijent statičkog trenja između predmeta i površine jednak je 0,40. Sila F, vodoravno na površinu, nanosi se preko središta mase tog predmeta.

Koji graf najbolje predstavlja intenzitet statičke sile trenja F_trenje u funkciji intenziteta F primijenjene sile? Razmotrimo sile uključene u SI jedinice.

Pogledajte Odgovor

Ispravna alternativa: c.

U situaciji predloženoj problemom, tijelo miruje, pa je njegovo ubrzanje jednako 0. Uzimajući u obzir Newtonov drugi zakon (F_R= m. a), tada će i neto sila biti jednaka nuli.

Kao što je opisano u problemu, na tijelo djeluju sila F i sila trenja. Uz to imamo i djelovanje sile utega i normalne sile.

Na donjoj slici predstavljamo dijagram ovih sila:

Na vodoravnoj osi, dok tijelo ostaje u mirovanju, imamo sljedeću situaciju:

F_R = F - Ž_trenje = 0 ⇒ F = F_trenje

Ovaj će uvjet biti istinit dok vrijednost sile F ne dosegne intenzitet maksimalne sile trenja.

Maksimalna sila trenja nalazi se kroz formulu:

F s t r i t o m á x indeksom kraj indeksa jednak mu s indeksom e. N

Iz gore prikazane slike primjećujemo da je vrijednost normalne sile jednaka intenzitetu sile utega, budući da tijelo miruje na vertikalnoj osi. Zatim:

N = P = m. g

Prije zamjene vrijednosti, masnu vrijednost moramo transformirati u međunarodni sustav, tj. 1500 g = 1,5 kg.

N = 1,5. 10 = 15 N

Dakle, vrijednost F_{max trenja} naći će se na način da:

F_{max trenja}= 0,4. 15 = 6 N

Stoga je F_trenje na tijelu će biti jednaka sili F dok ne dosegne vrijednost 6N, kada će tijelo biti na rubu kretanja.

pitanje 7

(Enem - 2016) Izum koji je značio velik tehnološki napredak u antici, kompozitna remenica ili povezanost remenica, pripisuje se Arhimedu (287 a. Ç. do 212 a. Ç.). Uređaj se sastoji od povezivanja niza pokretnih remenica s fiksnom remenicom. Slika prikazuje mogući raspored ovog uređaja. Izvještava se da bi Arhimed pokazao kralju Hieramu drugi raspored ovog aparata, krećući se sam, preko pijesak na plaži, brod pun putnika i tereta, nešto što bi bilo nemoguće bez sudjelovanja mnogih muškarci. Pretpostavimo da je masa broda 3000 kg, koeficijent statičkog trenja između broda i pijeska 0,8, te da je Arhimed snagom povukao brod F s natpisom strelice udesno , paralelno sa smjerom kretanja i s modulom jednakim 400 N. Razmotrimo idealne žice i remenice, gravitacijsko ubrzanje jednako 10 m / s² te da je površina plaže savršeno vodoravna.

Minimalni broj pokretnih remenica koje je u ovoj situaciji koristio Arhimed je

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

Pogledajte Odgovor

Ispravna alternativa: b) 6.

Sile koje djeluju na čamac predstavljene su na donjem dijagramu:

Iz dijagrama primjećujemo da čamac, da bi izašao iz odmora, zahtijeva da vučna sila T bude veća od maksimalne statičke sile trenja. Za izračunavanje vrijednosti ove sile poslužit ćemo se formulom:

F s t r i t o m á x indeksom kraj indeksa jednak mu s indeksom e. N prostor

U ovoj situaciji, modul težine jednak je modulu normalne sile, imamo:

F s t r i t o m á x indeksom kraj indeksa jednak mu s indeksom e. m. g

Zamjenjujući informirane vrijednosti, imamo:

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

Znamo da je sila F koju je vršio Arhimed bila jednaka 400 N, pa se ta sila mora pomnožiti s određenim faktorom tako da njezin rezultat bude veći od 2400 N.

Svaka korištena pokretna remenica udvostručuje vrijednost sile, tj. Čineći silu jednaku F, vučna sila (sila koja će povući čamac) bit će jednaka 2F.

Koristeći podatke o problemu, imamo sljedeću situaciju:

1 remenica → 400. 2 = 400. 2¹ = 800 N
2 remenice → 400. 2. 2 = 400. 2 ² = 1600 N
3 remenice → 400. 2. 2. 2 = 400. 2³ = 3200 N
n remenica → 400. 2^Ne > 24.000 N (za izlazak iz odmora)

Dakle, moramo znati vrijednost n, pa:

400,2 u snagu n veće od 24 razmaka 000 2 u potenciju n veće od brojnika 24 razmaka 000 preko nazivnika 400 kraj razlomka 2 u snagu n veće od 60

Znamo da 2⁵ = 32 i to 2⁶ = 64, jer želimo pronaći minimalan broj remenica u pokretu, tada će pomoću 6 remenica biti moguće premjestiti čamac.

Stoga je minimalni broj pokretnih remenica koje je u ovoj situaciji koristio Arhimed bio 6.

pitanje 8

(UERJ - 2018) U pokusu su blokovi I i II, mase jednake 10 kg, odnosno 6 kg, međusobno povezani idealnom žicom. Isprva se na blok I primjenjuje sila intenziteta F jednaka 64 N, stvarajući napetost T na žici._THE. Zatim se na blok II primjenjuje sila istog intenziteta F, stvarajući vuču T_B. Pogledajte sheme: