כיצד לפתור תרגילים על חוקי ניוטון?

ל לפתור תרגילים על היישומים של חוקי ניוטון, כמו במערכות בלוקים, מעניין לבצע כמה צעדים:

1. רשמו את כל הנתונים הרלוונטיים מההצהרה;

2. בדוק אם היחידות נמצאות במערכת היחידות הבינלאומית (מטר, ק"ג ושנייה);

3. צייר בזהירות את כל הכוחות הפועלים על גופים;

4. נסה לחוש לאיזה כיוון מערכת הגוף נעה ואמץ את הכיוון שלך לסימן החיובי של הכוחות. כל הכוחות שנמצאים בכיוון הזה יהיו גם חיוביים. כוחות נגד יהיו שליליים;

5. השווה את התוצאה של הכוחות של כל גוף לכל כיוון שטח למוצר רַע או ל- 0, במקרה בו הגוף נע במהירות קבועה או נמצא במנוחה;

6. זכרו שגופים הנעים יחד, מחוברים באמצעות כבלים, זה על גבי זה, או אפילו נשענים זה על זה תומכים זה בזה ולכן יש להם אותה תאוצה;

7. כדי לפתור את מערכת המשוואות, עלינו להפחית זה מזה, מכיוון שלזוגות הפעולה והתגובה יש אותו ערך ולבטל זה את זה.

אם תבצע בקפידה את כל השלבים שלמעלה, בקושי תעשה טעויות בעת פיתרון תרגילים על חוקי ניוטון.

ראה גם: חמישה דברים שאתה צריך לדעת על חוקי ניוטון

חוקי ניוטון פתרו תרגילים

הערה: עבור כל הדוגמאות להלן נאמץ את כוח המשיכה כ- 10 m / s².

שאלה 1

שני לבנים, ה ו ב, של מסות השוות ל- 8 ק"ג ו- 2 ק"ג, בהתאמה, מיוצגות באיור להלן. לבלוקים מצטרף מחרוזת בלתי ניתנת להרחבה ונמשכת בכוח F של מודול השווה ל 20 N. לקבוע:

א) האצת מערכת

ב) משיכת חוטים

פתרון הבעיה:

1- ביאור הנתונים

הנתונים הרלוונטיים ביותר לתרגיל הם:

M_ה = 2 ק"ג;

M_ב = 8 ק"ג;

| F | = 20 נ '

2 - בדיקת היחידות

כל היחידות תואמות זו עם זו והן נמצאות במערכת היחידות הבינלאומית;

3-ביצוע דיאגרמת הכוח

באופן מחמם כל הכוחות הפועלים על כל בלוק. עלינו לזכור את משקל הכוח, הכוח הרגיל, המתח על החוט שגוש A מפעיל על גוש B ואת הכוח F שמופעל על גוש B. נותרה לנו התוכנית הבאה:

כתוביות:

פ_ה = משקל גוש א '

פ_ב = משקל גוש B

נ_ה = רגיל של גוש A.

נ_ב = חסום B רגיל

F = כוח על המערכת

ט_{ב, ה} = גרירה שחסימה B עושה בגוש A

ט _{א, ב} = גרירה שחסימה A עושה בגוש B

4 -כיוון מערכת הקואורדינטות

מערכת הבלוקים נעה ימינה ולכן לכל הכוחות המצביעים לכיוון זה יהיה סימן חיובי. לכוחות המפנים שמאלה יהיה סימן שלילי.

5 -מציאת הכוחות שנוצרו

על פי השלט שאומץ בשלב 4, הכוחות הנוצרים, בכיווני x ו- y (אופקיים ואנכיים), עבור כל בלוק ייקבעו על ידי:

6 -גופים נעים יחד

שים לב שהכוח והמשקל הרגילים של כל בלוק מבטלים זה את זה, מכיוון שהבלוקים אינם נעים בכיוון y (אנכי), אז, N = P. כמו כן, כאשר הבלוקים נעים יחד, יש להם ערך תאוצה זהה.

7 - פתרון מערכת המשוואות

כדי לפתור את מערכת המשוואות, בואו נקצה למערכת המשוואות שנמצאה בשלב 5 את הערכים שרשמנו בשלב 1. זכור שמשקל הגופות ניתן על ידי למשל (מסה כפול כוח משיכה):

המתיחה שגוף B עושה על גוף A והמשיכה שגוף A עושה על גוף B הם זוג פעולה ו תְגוּבָהלכן, אם נוסיף את המשוואות, מונחים אלה (T_{א, ב} ו- ת_{ב, ה}) יש לבטל. בכך נותר לנו רק:

כדי לקבוע את המתח בחוט, לא משנה אם נחשב את המודול של T_{א, ב} או מ- T_{ב, ה}מכיוון ששני הכוחות הם צמד פעולה ותגובה, יש להם את אותו מודול:

המתיחה שמפעילה החוט היא 16 נ.

ראה גם: שבע הטעויות הנפוצות ביותר שנעשו בחקר הפיזיקה

שאלה 2

שני לבנים, ה ו ב, של מסות השוות ל- 7 ק"ג ו- 3 ק"ג מחוברים באמצעות חוט שאינו ניתן להארכה, כפי שמוצג באיור להלן. חשב את האצת המערכת ומתח על שני החוטים.

פתרון הבעיה:

1 - הערת הנתונים

הנתונים הרלוונטיים לתרגיל הם:

M_ה = 7 ק"ג

M_ב = 3 ק"ג

g = 10 מ 'לשנייה

2 - בדיקת היחידות

כל היחידות תואמות זו עם זו והן נמצאות במערכת היחידות הבינלאומית.

3 - הכנת דיאגרמת הכוח

בואו נמשוך את כל הכוחות הקיימים בלוקים. עיין באיור למטה:

שימו לב כי מכיוון שגוף B אינו נתמך על השולחן, אין עליו שום כוח נורמלי.

4 - הכוונת מערכת הקואורדינטות

בלוקים נעים לכיוונים אֲנָכִי. בלוק A נע בכיוון x ימינה, כך שכל הכוחות בבלוק זה שמצביעים ימינה יהיו חיוביים. בלוק B נע בכיוון האנכי כלפי מטה, כך שכל הכוחות בבלוק זה המצביעים כלפי מטה יהיו חיוביים.

5 - מציאת הכוחות שנוצרו

מערכת המשוואות המסופקות על ידי הכוחות הנובעים מהגושים מוצגת להלן:

6 –גופים נעים יחד

מכיוון שהגופים מחוברים באמצעות חוט, התאוצה זהה לשניהם, לכן אנו משתמשים רק ה עבור שני הגופים.

7 –פתרון מערכת המשוואות

זכרו את זוגות הפעולה והתגובה: ת_{א, ב} ו- ת_{ב, ה} מבוטלים כאשר אנו מוסיפים את המשוואות, כך שנשאר לנו עם:

לבסוף, כדי למצוא את המתח בחוט, אנו יכולים להשתמש בכל המשוואות הכרוכות במתחים:

עם זאת, אנו מוצאים את המתח בחוט, שווה ערך ל 21 N.

תראה עוד ב: תרגילי כוח מתיחה

שאלה 3

3. שני בלוקים, A ו- B, המוצגים באיור למטה ועם מסות השוות ל- 2 ק"ג ו- 3 ק"ג, בהתאמה, הנוגעים זה בזה, מועברים על ידי פעולת כוח של 15 N על בלוק A. קבעו את האצת הבלוקים ואת חוזק הכוח שגוף A מפעיל על גוף ב '.

פתרון הבעיה:

1 -ביאור הנתונים

הנתונים הרלוונטיים לתרגיל הם:

M_ה = 2 ק"ג

M_ב = 3 ק"ג

| F | = 15 נ '

2 - בדיקת היחידות

כל היחידות המוצגות נמצאות במערכת היחידות הבינלאומית ותואמות זו את זו.

3 - הכנת דיאגרמת הכוח

בואו נציג את כל הכוחות הפועלים על מערכת הבלוקים:

כתוביות:

פ_ה = משקל גוש א '

פ_ב = משקל גוש B

נ_ה = רגיל של גוש A.

נ_ב = חסום B רגיל

F = כוח על מערכת החסימה

F_{ב, ה} = כוח שבלוק B עושה בבלוק A

F _{א, ב} = כפה שחסום A עושה בבלוק B

4 -כיוון מערכת הקואורדינטות

שני הבלוקים נעים רק בכיוון האופקי, וכיוון התנועה הוא ימינה. לכן, כל הכוחות המצביעים על כיוון זה יתפסו כחיוביים.

5 –מציאת הכוחות שנוצרו

את הכוחות הנוצרים בגושים A ו- B ניתן לכתוב על פי הכיוון של פריט 5:

6 – גופים נעים יחד

גופים נעים יחד כי הם לחוצים זה בזה. לפיכך, התאוצה ה זהה לשני הבלוקים.

7 – פתרון מערכת המשוואות

כדי לפתור את מערכת המשוואות, עלינו לזכור ש- F_{א, ב} ו- F_{ב, ה} הם צמד פעולה ותגובה ומבטלים זה את זה כאשר אנו מוסיפים את הכוחות הנוצרים של A ו- B, כך:

עם רזולוציית המערכת שלעיל, אנו מוצאים כי התאוצה צריכה להיות 3 מ / ש². באמצעות כל אחד מהכוחות שהתקבלו שנמצאו בשלב 5, נוכל לקבוע את הכוח שעושה A על B או ש B עושה על A. כוחות אלה חייבים להיות בעלי ערך השווה ל- 9 N.

מאת רפאל הלרברוק
בוגר פיזיקה

מָקוֹר: בית ספר ברזיל - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/como-resolver-exercicios-sobre-as-leis-newton.htm