ნიუტონის კანონები: კომენტარები და გადაჭრილი სავარჯიშოები

საათზე ნიუტონის კანონები მოიცავს კლასიკურ მექანიკის სამ კანონს: ინერციის კანონი, დინამიკის ფუნდამენტური კანონი და მოქმედების და რეაქციის კანონი.

შეამოწმეთ თქვენი ცოდნა 8 კითხვა ქვემოთ და არ გამოტოვოთ შესაძლებლობა გაეცნოთ თქვენს ეჭვებს გამოხმაურების შემდეგ რეზოლუციების გათვალისწინებით.

კითხვა 1

დააკავშირე ნიუტონის სამი კანონი მათ შესაბამის განცხადებებთან.

1. ნიუტონის პირველი კანონი
2. ნიუტონის მე -2 კანონი
3. ნიუტონის მე -3 კანონი

განსაზღვრავს, რომ წმინდა ძალა ტოლია მასისა და სხეულის აჩქარების პროდუქტისა.

მასში ნათქვამია, რომ ყველა მოქმედებას აქვს იგივე ინტენსივობის, იგივე მიმართულების და საპირისპირო მიმართულების რეაქცია.

მიუთითებს იმაზე, რომ სხეულს სურს დარჩეს თავის მოსვენებულ მდგომარეობაში ან ერთგვაროვან სწორხაზოვან მოძრაობაში, თუ მასზე არ მოქმედებს შედეგიანი ძალა.

იხილეთ პასუხი

სწორი პასუხი: (2); (3) და (1).

ინერციის კანონი (ნიუტონის პირველი კანონი): მიუთითებს იმაზე, რომ სხეულს სურს დარჩეს მოსვენებულ მდგომარეობაში ან ერთგვაროვან სწორხაზოვან მოძრაობაში, გარდა იმ შემთხვევისა, როდესაც შედეგად მოქმედებს მასზე მოქმედება.

დინამიკის ფუნდამენტური კანონი (ნიუტონის მე -2 კანონი): განსაზღვრავს, რომ მიღებული ძალა უდრის სხეულის მასისა და აჩქარების პროდუქტს.

მოქმედების და რეაქციის კანონი (ნიუტონის მე -3 კანონი): ნათქვამია, რომ ყველა მოქმედებას აქვს იგივე ინტენსივობის, იგივე მიმართულების და საწინააღმდეგო მიმართულების რეაქცია.

კითხვა 2

(UFRGS - 2017) m მასის სხეულზე გამოიყენება 20 N ძალა. სხეული სწორ ხაზში მოძრაობს სიჩქარით, რომელიც ყოველ 2 წამში იზრდება 10 მ / წმ-ით. რა მნიშვნელობა აქვს კგ-ს მასის m?

ა) 5.
ბ) 4.
გ) 3.
დ) 2.
ე) 1.

იხილეთ პასუხი

სწორი ალტერნატივა: ბ) 4.

მასის მნიშვნელობის დასადგენად მოდით გამოვიყენოთ ნიუტონის მეორე კანონი. ამისათვის ჯერ უნდა გამოვთვალოთ აჩქარების მნიშვნელობა.

რადგან აჩქარება უდრის სიჩქარის ვარიაციის მნიშვნელობას გაყოფილი დროის ინტერვალზე, ჩვენ გვაქვს:

ნაპოვნი მნიშვნელობების ჩანაცვლება:

ამიტომ, სხეულის მასა 4 კგ.

კითხვა 3

(UERJ - 2013) ხის ბლოკი დაბალანსებულია მიწის დახრილ 45º დახრილ სიბრტყეზე. ძალის ინტენსივობა, რომელსაც ბლოკი ახდენს დახრილ სიბრტყეზე პერპენდიკულურად, უდრის 2.0 N- ს.

ბლოკსა და დახრილ სიბრტყეს შორის, ხახუნის ძალის ინტენსივობა ნიუტონში ტოლია:

ა) 0.7
ბ) 1.0
გ) 1.4
დ) 2.0

იხილეთ პასუხი

სწორი ალტერნატივა: დ) 2.0.

ქვემოთ მოცემულ დიაგრამაზე ჩვენ წარმოვადგენთ პრობლემასთან დაკავშირებულ სიტუაციას და ბლოკში მოქმედ ძალებს:

მას შემდეგ, რაც ბლოკი წონასწორობაშია დახრილ სიბრტყეზე, წმინდა ძალა როგორც x ღერძზე, ასევე y ღერძზე ნულის ტოლია.

ამრიგად, ჩვენ გვაქვს შემდეგი ტოლობები:

ვ_{ხახუნის} = პ. სენი 45-ე
N = პ. კოს 45-ე

თუ N ტოლია 2 N და sin 45 ° უდრის cos 45 °, მაშინ:

ვ_{ხახუნის} = N = 2 ნიუტონი

ამიტომ, ბლოკს და დახრილ სიბრტყეს შორის, ხახუნის ძალის ინტენსივობა ტოლია 2.0 N.

აგრეთვე:

დახრილი სიბრტყე

ხახუნის ძალა

კითხვა 4

(UFRGS - 2018) საბაგირო არის სპორტული აქტივობა, რომელშიც ორი გუნდი, A და B, საწინააღმდეგო ბოლოებით თოკს იწევენ, როგორც ეს მოცემულია ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში.

ჩათვალეთ, რომ თოკს იზიდავს გუნდი A– ს მოდულით 780 N– ის ჰორიზონტალური ძალა და B– ს გუნდით - მოდულის 720 – ის ჰორიზონტალური ძალით. მოცემულ მომენტში თოკი იშლება. შეამოწმეთ ალტერნატივა, რომელიც სწორად ავსებს ბლანკებს ქვემოთ მოცემულ განცხადებაში, მათი თანმიმდევრობით.

სტრიქონზე წმინდა ძალა, უშუალოდ შესვენების დაწყებამდე, აქვს 60 N მოდული და მიუთითებს ________. A და B გუნდების აჩქარების მოდულები, თოკის გაწყვეტისთანავე, დაუყოვნებლივ არის ________, ვთქვათ, რომ თითოეულ გუნდს აქვს 300 კგ მასა.

ა) მარცხენა - 2.5 მ / წმ² და 2.5 მ / წმ²
ბ) მარცხენა - 2.6 მ / წმ² და 2.4 მ / წმ²
გ) მარცხენა - 2,4 მ / წმ² და 2.6 მ / წმ²
დ) მარჯვენა - 2,6 მ / წმ² და 2.4 მ / წმ²
ე) მარჯვენა - 2.4 მ / წმ² და 2.6 მ / წმ²

იხილეთ პასუხი

სწორი ალტერნატივა: ბ) მარცხენა - 2,6 მ / წმ² და 2.4 მ / წმ².

შედეგად მიღებული ძალა მიუთითებს უდიდესი ძალის მიმართულებაზე, რაც ამ შემთხვევაში არის გუნდი A- ს მიერ. ამიტომ, მისი მიმართულება მარცხნივ არის.

მყისიერად სტრიქონის დაჭერისთანავე შეგვიძლია გამოვთვალოთ აჩქარების რაოდენობა, რომელიც შეიძინა თითოეულმა გუნდმა ნიუტონის მეორე კანონის მეშვეობით. ასე რომ, ჩვენ გვაქვს:

შესაბამისად, ტექსტი სწორად შევსებული ხარვეზებით არის:

თოკზე მიღებული ძალა, უშუალოდ შესვენებამდე, აქვს 60 N მოდული და მიუთითებს მარცხენა. A და B გუნდების აჩქარების მოდულები, თოკის გაწყვეტისთანავე, დაუყოვნებლივ 2,6 მ / წმ² და 2.4 მ / წმ², ვთქვათ, რომ თითოეულ გუნდს აქვს 300 კგ მასა.

აგრეთვე: ნიუტონის კანონები

კითხვა 5

(Enem - 2017) ორ მანქანას შორის შუბლის შეჯახებისას, ღვედის მოქმედებით მძღოლს მკერდზე და მუცელზე შეუძლია შინაგანი ორგანოების სერიოზული დაზიანება. თავისი პროდუქტის უსაფრთხოების გათვალისწინებით, ავტომობილების მწარმოებელმა ჩაატარა ტესტები ხუთ სხვადასხვა სარტყლის მოდელზე. ტესტებმა 0,30 წამში შეჯახების იმიტირება მოახდინეს და თოჯინები, რომლებიც ოკუპანტებს წარმოადგენდნენ, აქსელერომეტრები იყვნენ აღჭურვილი. ეს ტექნიკა აღრიცხავს თოჯინის შენელების მოდულს, როგორც დროის ფუნქციას. პარამეტრები, როგორიცაა თოჯინის მასა, ქამრის ზომები და სიჩქარე, უშუალოდ ზემოქმედებაზე და მის შემდეგ, იგივე იყო ყველა ტესტისთვის. მიღებული საბოლოო შედეგი არის დროის დაჩქარების გრაფიკში.

რომელი ღვედის მოდელი გთავაზობთ მძღოლის შიდა დაზიანების ყველაზე მცირე რისკს?

1-მდე
ბ) 2
გ) 3
დ) 4
ე) 5

იხილეთ პასუხი

სწორი ალტერნატივა: ბ) 2.

პრობლემა გვეუბნება, რომ ღვედის მიერ გატარებულმა ძალამ შეიძლება სერიოზული დაზიანებები გამოიწვიოს შუბლის შეჯახების დროს.

ამიტომ, ჩვენ უნდა დავადგინოთ, წარმოდგენილი მოდელებიდან და იმავე პირობებში, ის, ვინც ნაკლებად ინტენსიურ ძალას შეასრულებს მგზავრს.

ნიუტონის მეორე კანონის თანახმად, ჩვენ გვაქვს, რომ მიღებული ძალა ტოლია მასისა და აჩქარების პროდუქტის:

ვ_რ = მ

რადგან ექსპერიმენტი იგივე მასის მარიონეტების გამოყენებით ჩატარდა, მაშინ მგზავრზე ყველაზე დაბალი შედეგი იქნება, როდესაც მაქსიმალური აჩქარება ასევე მცირე იქნება.

გრაფიკზე დაკვირვებისას, ჩვენ ვხვდებით, რომ ეს სიტუაცია მოხდება ქამარში 2.

აგრეთვე: ნიუტონის მეორე კანონი

კითხვა 6

(PUC / SP - 2018) კუბური, მასიური და ერთგვაროვანი ობიექტი, რომლის მასა უდრის 1500 გ-ს, ისვენებს ბრტყელ და ჰორიზონტალურ ზედაპირზე. სტატიკური ხახუნის კოეფიციენტი ობიექტსა და ზედაპირს შორის ტოლია 0,40. ძალა ვ, ზედაპირზე ჰორიზონტალურია, გამოიყენება ამ ობიექტის მასის ცენტრში.

რომელი გრაფიკი საუკეთესოდ წარმოადგენს სტატიკური ხახუნის ძალის F ინტენსივობას_{ხახუნის} როგორც გამოყენებული ძალის F ინტენსივობის ფუნქცია? განვიხილოთ SI ნაწილებში ჩართული ძალები.

იხილეთ პასუხი

სწორი ალტერნატივა: გ.

პრობლემის მიერ შემოთავაზებულ სიტუაციაში სხეული ისვენებს, ამიტომ მისი აჩქარება უდრის 0-ს. ნიუტონის მე -2 კანონის გათვალისწინებით (ფ_რ = მ ა), მაშინ წმინდა ძალა ასევე იქნება ნულის ტოლი.

როგორც პრობლემაშია აღწერილი, სხეულზე მოქმედებს F ძალა და ხახუნის ძალა. გარდა ამისა, გვაქვს წონის და ნორმალური ძალის მოქმედებაც.

ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში წარმოგიდგენთ ამ ძალების სქემას:

ჰორიზონტალურ ღერძზე, სანამ სხეული დანარჩენია, ჩვენ გვაქვს შემდეგი სიტუაცია:

ვ_რ = F - F_{ხახუნის} = 0 ⇒ F = F_{ხახუნის}

ეს მდგომარეობა მართალი იქნება, სანამ F ძალის მნიშვნელობა არ მიაღწევს მაქსიმალური ხახუნის ძალის ინტენსივობას.

მაქსიმალური ხახუნის ძალა გვხვდება ფორმულის საშუალებით:

ზემოთ წარმოდგენილი სურათიდან ვამჩნევთ, რომ ნორმალური ძალის მნიშვნელობა წონის ძალის ინტენსივობის ტოლია, ვინაიდან სხეული ვერტიკალურ ღერძზე ისვენებს. შემდეგ:

N = P = მ გ

მნიშვნელობების ჩანაცვლებამდე, მასობრივი მნიშვნელობა უნდა გადავიტანოთ საერთაშორისო სისტემაზე, ანუ 1500 გ = 1,5 კგ.

N = 1.5. 10 = 15 ნ

ამრიგად, F- ის მნიშვნელობა_{ხახუნის მაქს} მოიძებნება ამით:

ვ_{ხახუნის მაქს}= 0,4. 15 = 6 ნ

ამიტომ, ფ_{ხახუნის} სხეულზე ეს იქნება F ძალის ტოლი, სანამ არ მიაღწევს 6N მნიშვნელობას, როდესაც სხეული მოძრაობის პირას იქნება.

კითხვა 7

(Enem - 2016) გამოგონება, რომელიც ნიშნავდა დიდ ტექნოლოგიურ წინსვლას ანტიკურ ხანაში, კომპოზიციურ გრაგნილს ან რგოლების ასოციაციას, მიეკუთვნება არქიმედეს (287 ა. ჩ. 212 წლამდე ჩ.). აპარატი შედგება მობილური ამორტიზატორების სერიის ფიქსირებულ ამძრავთან ასოცირებისგან. ფიგურა წარმოადგენს ამ აპარატის შესაძლო მოწყობას. იტყობინება, რომ არქიმედე მეფე იერამს აჩვენებდა ამ აპარატის სხვა განლაგებას, რომელიც მარტო მოძრაობდა ქვიშა სანაპიროზე, გემით სავსე მგზავრები და ტვირთები, რაც ბევრის მონაწილეობის გარეშე შეუძლებელი იქნებოდა კაცები დავუშვათ, რომ გემის მასა იყო 3000 კგ, სტატიკური ხახუნის კოეფიციენტი გემსა და ქვიშას შორის 0,8 იყო, და რომ არქიმედემ გემი ძალით გაიყვანა , მოძრაობის მიმართულების პარალელურად და 400 ნ – ის ტოლი მოდულით. განვიხილოთ იდეალური სადენები და საკინძები, სიმძიმის აჩქარება ტოლია 10 მ / წმ² და რომ პლაჟის ზედაპირი იდეალურად ჰორიზონტალურია.

ამ სიტუაციაში არქიმედეს მიერ გამოყენებული მობილური ამძრავების მინიმალური რაოდენობა იყო

ა) 3.
ბ) 6.
გ) 7.
დ) 8.
ე) 10.

იხილეთ პასუხი

სწორი ალტერნატივა: ბ) 6.

ნავზე მოქმედი ძალები წარმოდგენილია ქვემოთ მოცემულ დიაგრამაზე:

დიაგრამადან ვამჩნევთ, რომ ნავი, მოსვენების მდგომარეობიდან გამოსასვლელად, საჭიროებს ტრაქციული ძალის T აღემატება სტატიკური ხახუნის მაქსიმალურ ძალას. ამ ძალის მნიშვნელობის გამოსათვლელად გამოვიყენებთ ფორმულას:

ამ სიტუაციაში, წონის მოდული უდრის ნორმალური ძალის მოდულს, ჩვენ გვაქვს:

შეცვლილი მნიშვნელობების ჩანაცვლება, ჩვენ გვაქვს:

ვ_{ხახუნის მაქსიმალური} = 0,8. 3000. 10 = 24 000 ნ

ვიცით, რომ არქიმედეს მიერ განხორციელებული F ძალა 400 N ტოლი იყო, ამიტომ ეს ძალა უნდა გამრავლდეს გარკვეულ ფაქტორზე ისე, რომ მისი შედეგი 2400 N– ზე მეტი იყოს.

გამოყენებული თითოეული მობილური შრატი აორმაგებს ძალის მნიშვნელობას, ანუ ქმნის F ძალის ტოლს, წევის ძალა (ძალა, რომელიც გაიყვანს ნავს) ტოლი იქნება 2 F.

პრობლემის მონაცემების გამოყენებით, ჩვენ გვაქვს შემდეგი სიტუაცია:

• 1 რულეტი → 400. 2 = 400. 2¹ = 800 ნ
• 2 უჯრა 400 →. 2. 2 = 400. 2 ² = 1600 ნ
• 3 უჯერი 400 →. 2. 2. 2 = 400. 2³ = 3200 ნ
• n რულეტი 400 →. 2^არა > 24,000 ნ (გამოდის დასვენებიდან)

ამრიგად, უნდა ვიცოდეთ n მნიშვნელობა, ასე რომ:

ჩვენ ვიცით, რომ 2⁵ = 32 და ეს 2⁶ = 64, რადგან გვსურს ვიპოვოთ მოძრავი ამძრავების მინიმალური რაოდენობა, მაშინ 6 ამძრავის გამოყენებით შესაძლებელი იქნება ნავის გადაადგილება.

ამიტომ, ამ სიტუაციაში არქიმედეს მიერ გამოყენებული მობილური ამძრავების მინიმალური რაოდენობა იყო 6.

კითხვა 8

(UERJ - 2018) ერთ ექსპერიმენტში I და II ბლოკები, მასები, შესაბამისად, 10 კგ და 6 კგ, ერთმანეთთან კავშირშია იდეალური მავთულით. თავდაპირველად, I დაბლოკვისთვის გამოიყენება ინტენსივობის F ტოლი 64 N ტოლი, რაც ქმნის დაძაბულობას T მავთულზე.. შემდეგ, იგივე ინტენსივობის F ძალა გამოიყენება II ბლოკისთვის, წარმოქმნის T წევას_ბ. შეხედეთ სქემებს:

ბლოკებსა და S ზედაპირს შორის ხახუნის უგულებელყოფა, წევათა შორის თანაფარდობა დგას:

იხილეთ პასუხი

სწორი ალტერნატივა: .

ნიუტონის მეორე კანონისა და მოქმედების და რეაქციის კანონის (ნიუტონის მესამე კანონი) გამოყენებით, ჩვენ შეგვიძლია დავწეროთ სისტემები თითოეული სიტუაციისთვის:

1-ლი სიტუაცია

მე -2 სიტუაცია

გაითვალისწინეთ, რომ ორივე სიტუაციაში აჩქარების მნიშვნელობა იგივე იქნება, რადგან F ძალა ტოლია და მასებიც იგივე რჩება.

მნიშვნელობების ჩანაცვლება და აჩქარების გამოთვლა, გვაქვს:

აჩქარების მნიშვნელობის ცოდნით შეგვიძლია გამოვთვალოთ წევის მნიშვნელობები:

თ = მ_II.
თ = 6. 4 = 24 ნ

თ_ბ = მ_მე .
თ_ბ = 10. 4 = 40 ნ

გაანგარიშების თანაფარდობა გამოყოფას შორის, ჩვენ ვხვდებით:

აქედან გამომდინარე, თანაფარდობა გაიყვანებს შორის შეესაბამება .

მეტის გასაგებად იხილეთ აგრეთვე:

• ნიუტონის მესამე კანონი
• ძალა წონა
• ნორმალური ძალა