Niutono dėsniai: komentuoti ir išspręsti pratimai

At Niutono dėsniai apima tris klasikinės mechanikos dėsnius: inercijos dėsnį, pagrindinį dinamikos dėsnį ir veikimo bei reakcijos dėsnį.

Patikrinkite savo žinias su 8 klausimai žemiau ir nepraleiskite progos išsiaiškinti savo abejonių vadovaudamiesi rezoliucijomis po atsiliepimų.

Klausimas 1

Susiekite tris Niutono dėsnius su atitinkamais teiginiais.

1. 1-asis Niutono dėsnis
2. 2-asis Niutono dėsnis
3. 3-asis Niutono dėsnis

Nustato, kad grynoji jėga yra lygi kūno masės ir pagreičio sandaugai.

Jame teigiama, kad į kiekvieną veiksmą vyksta vienodo intensyvumo, tos pačios krypties ir priešingos krypties reakcija.

Nurodo, kad kūnas linkęs likti ramybės būsenoje arba tolygiai tiesiai judėti, nebent jį veikia jėga.

Žr. Atsakymas

Teisingas atsakymas: (2); (3) ir (1).

inercijos dėsnis (1-as Niutono dėsnis): rodo, kad kūnas linkęs likti ramybės būsenoje arba tolygiai tiesia linijiniu judesiu, nebent jį veiktų jėga.

Pagrindinis dinamikos dėsnis (2-as Niutono dėsnis): nustato, kad gaunama jėga yra lygi kūno masės ir pagreičio sandaugai.

veikimo ir reakcijos dėsnis (3-as Niutono dėsnis): teigiama, kad į kiekvieną veiksmą vyksta vienodo intensyvumo, tos pačios krypties ir priešingos krypties reakcija.

2 klausimas

(UFRGS - 2017) m masės kūnui taikoma 20 N jėga. Kūnas juda tiesia linija greičiu, kuris kas 2 s padidėja 10 m / s. Kokia yra m masės vertė kilogramais?

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

Žr. Atsakymas

Teisinga alternatyva: b) 4.

Norėdami rasti masės vertę, pritaikykime antrąjį Niutono dėsnį. Tam pirmiausia reikia apskaičiuoti pagreičio vertę.

Kadangi pagreitis yra lygus greičio kitimo vertei, padalytai iš laiko intervalo, turime:

Rastų verčių pakeitimas:

Todėl kūno masė yra 4 kg.

3 klausimas

(UERJ - 2013) Medinė trinkelė yra subalansuota nuožulnioje 45 ° plokštumoje žemės atžvilgiu. Jėgos, kurią blokas daro statmenai nuožulniajai plokštumai, intensyvumas yra lygus 2,0 N.

Tarp bloko ir nuožulnios plokštumos trinties jėgos intensyvumas niutonais yra lygus:

a) 0,7
b) 1,0
c) 1.4
d) 2,0

Žr. Atsakymas

Teisinga alternatyva: d) 2.0.

Žemiau pateiktoje diagramoje mes vaizduojame problemą pasiūlytą situaciją ir bloke veikiančias jėgas:

Kadangi blokas yra pusiausvyroje nuožulnioje plokštumoje, grynoji jėga tiek x, tiek y ašyje yra lygi nuliui.

Taigi mes turime šias lygybes:

f_trintis = P. sen 45-oji
N = P. cos 45-oji

Jei N yra lygus 2 N, o sin 45 ° yra lygus cos 45 °, tada:

f_trintis = N = 2 niutonai

Todėl tarp bloko ir nuožulnios plokštumos trinties jėgos intensyvumas lygus 2,0 N.

Taip pat žiūrėkite:

pasvirusi plokštuma

Trinties jėga

4 klausimas

(UFRGS - 2018) Virvės traukimas yra sportinė veikla, kurios metu dvi A ir B komandos traukia virvę priešingais galais, kaip parodyta žemiau esančiame paveikslėlyje.

Tarkime, kad virvę traukia A komanda su horizontalia 780 N modulio jėga ir B komanda - su 720 N modulio horizontalia jėga. Tam tikru momentu virvė nutrūksta. Patikrinkite alternatyvą, kuri teisingai užpildo tuščias vietas žemiau esančiame sakinyje, jų pateikimo tvarka.

Grynosios stygos jėgos momentas prieš pat pertrauką yra 60 N modulis ir rodo ________. A ir B komandų pagreičių moduliai, iškart po virvės trūkimo, yra atitinkamai ________, darant prielaidą, kad kiekvienos komandos masė yra 300 kg.

a) kairė - 2,5 m / s² ir 2,5 m / s²
b) kairė - 2,6 m / s² ir 2,4 m / s²
c) kairė - 2,4 m / s² ir 2,6 m / s²
d) dešinė - 2,6 m / s² ir 2,4 m / s²
e) dešinė - 2,4 m / s² ir 2,6 m / s²

Žr. Atsakymas

Teisinga alternatyva: b) kairė - 2,6 m / s² ir 2,4 m / s².

Gauta jėga rodo didžiausios jėgos kryptį, kuri šiuo atveju yra jėga, kurią daro A komanda. Todėl jo kryptis yra kairė.

Akimirksniu iškart po stygos spragtelėjimo galime apskaičiuoti kiekvienos komandos pagreičio dydį pagal antrąjį Niutono dėsnį. Taigi mes turime:

Todėl tekstas su teisingai užpildytomis spragomis yra:

Virvės jėga, esanti tiesiai prieš pertrauką, turi 60 N modulį ir rodo į paliko. A ir B komandų pagreičių moduliai šiuo metu iškart po virvės pertraukos yra atitinkamai: 2,6 m / s² ir 2,4 m / s², darant prielaidą, kad kiekvienos komandos masė yra 300 kg.

Taip pat žiūrėkite: Niutono dėsniai

5 klausimas

(Enem - 2017) Priekyje susidūrus dviem automobiliams, jėga, kurią saugos diržas daro vairuotojui ant krūtinės ir pilvo, gali rimtai pakenkti vidaus organams. Turėdamas omenyje savo gaminio saugumą, automobilių gamintojas atliko penkių skirtingų diržų modelių bandymus. Testai imitavo 0,30 sekundės susidūrimą, o lėlės, reprezentuojančios keleivius, buvo aprūpintos akselerometrais. Ši įranga fiksuoja lėlės lėtėjimo modulį kaip laiko funkciją. Visų bandymų metu tokie parametrai kaip lėlės masė, diržo matmenys ir greitis prieš pat ir po smūgio buvo vienodi. Galutinis gautas rezultatas yra pagreičio pagal laiką grafike.

Kuris diržo modelis kelia mažiausią vairuotojo vidinės traumos riziką?

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

Žr. Atsakymas

Teisinga alternatyva: b) 2.

Problema byloja, kad saugos diržo jėga gali rimtai sužeisti susidūrus kaktą.

Todėl tarp pateiktų modelių ir tomis pačiomis sąlygomis turime nustatyti tą, kuris keleiviui darys mažiau intensyvią jėgą.

Pagal antrąjį Niutono dėsnį turime, kad gaunama jėga yra lygi masės ir pagreičio sandaugai:

F_R = m.

Kadangi eksperimentas buvo atliktas naudojant tos pačios masės marionetes, mažiausia keleivio jėga atsiras tada, kai maksimalus pagreitis taip pat bus mažesnis.

Stebėdami grafiką nustatome, kad ši situacija įvyks 2 dirže.

Taip pat žiūrėkite: Antrasis Niutono dėsnis

6 klausimas

(PUC / SP - 2018) Kubinis, masyvus ir vienalytis objektas, kurio masė lygi 1500 g, yra ramybėje ant lygaus ir horizontalaus paviršiaus. Statinio trinties tarp objekto ir paviršiaus koeficientas yra lygus 0,40. Jėga F, horizontaliai paviršiui, taikoma virš to objekto masės centro.

Kuris grafikas geriausiai atspindi statinės trinties jėgos F intensyvumą_trintis kaip veikiančios jėgos F intensyvumo funkcija? Apsvarstykite jėgas, susijusias su SI vienetais.

Žr. Atsakymas

Teisinga alternatyva: c.

Problemos pasiūlytoje situacijoje kūnas yra ramybės būsenoje, todėl jo pagreitis yra lygus 0. Atsižvelgiant į 2-ąjį Niutono dėsnį (F_R = m. a), tada grynoji jėga taip pat bus lygi nuliui.

Kaip aprašyta problemoje, kūną veikia jėga F ir trinties jėga. Be to, mes taip pat turime svorio jėgos ir normalios jėgos veikimą.

Žemiau esančiame paveikslėlyje pateikiame šių jėgų diagramą:

Horizontalioje ašyje, kol kūnas lieka ramybės būsenoje, turime tokią situaciją:

F_R = F - F_trintis = 0 ⇒ F = F_trintis

Ši sąlyga bus teisinga tol, kol jėgos F vertė pasieks didžiausios trinties jėgos intensyvumą.

Didžiausia trinties jėga nustatoma pagal formulę:

Iš aukščiau pateikto paveikslo pastebime, kad normalios jėgos vertė yra lygi svorio jėgos intensyvumui, nes kūnas yra ramybės vertikalioje ašyje. Tada:

N = P = m. g

Prieš pakeisdami vertes, turime pakeisti masės vertę į tarptautinę sistemą, ty 1500 g = 1,5 kg.

N = 1,5. 10 = 15 N

Taigi, F vertė_{trinties maks} bus rasta atlikus:

F_{trinties maks}= 0,4. 15 = 6 N

Todėl F_trintis ant kūno bus lygus jėgai F, kol pasieks 6N vertę, kai kūnas bus ant judėjimo ribos.

7 klausimas

(Enem - 2016) Išradimas, reiškęs didelį Antikos technologinį progresą, sudėtinį skriemulį ar skriemulių sujungimą, priskiriamas Archimedui (287 a. Ç. iki 212 a. Ç.). Aparatas susideda iš judriųjų skriemulių serijos susiejimo su fiksuotu skriemuliu. Paveikslas iliustruoja galimą šio aparato išdėstymą. Pranešama, kad Archimedas būtų parodęs karaliui Hieramui dar vieną šio aparato išdėstymą, judantį atskirai, virš smėlis paplūdimyje, laivas, pilnas keleivių ir krovinių, tai būtų neįmanoma be daugelio dalyvavimo vyrai. Tarkime, kad laivo masė buvo 3000 kg, statinio trinties tarp laivo ir smėlio koeficientas buvo 0,8 ir kad Archimedas traukė laivą jėga , lygiagreti judėjimo krypčiai ir kurio modulis lygus 400 N. Apsvarstykite idealius laidus ir skriemulius, gravitacijos pagreitis lygus 10 m / s² ir kad paplūdimio paviršius yra visiškai horizontalus.

Šioje situacijoje Archimedas naudojo mažiausią judančių skriemulių skaičių

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

Žr. Atsakymas

Teisinga alternatyva: b) 6.

Jėga, veikianti valtį, pavaizduota toliau pateiktoje diagramoje:

Pagal schemą pastebime, kad valčiai išlipus iš ramybės reikia, kad traukos jėga T būtų didesnė už didžiausią statinę trinties jėgą. Norėdami apskaičiuoti šios jėgos vertę, naudosime formulę:

Šioje situacijoje svorio modulis yra lygus normalios jėgos moduliui, mes turime:

Pakeitę informuotas vertes, turime:

F_{trintis maks} = 0,8. 3000. 10 = 24 000 N

Mes žinome, kad Archimedo padaryta jėga F buvo lygi 400 N, todėl šią jėgą reikia padauginti iš tam tikro koeficiento, kad jos rezultatas būtų didesnis nei 2400 N.

Kiekvienas naudojamas mobilus skriemulys padvigubina jėgos vertę, tai yra, padarius jėgą, lygią F, traukos jėga (jėga, kuri ištrauks valtį) bus lygi 2F.

Naudojant probleminius duomenis, susiduriame su tokia situacija:

• 1 skriemulys → 400. 2 = 400. 2¹ = 800 N
• 2 skriemuliai → 400. 2. 2 = 400. 2 ² = 1600 N
• 3 skriemuliai → 400. 2. 2. 2 = 400. 2³ = 3200 N
• n skriemulių → 400. 2^ne > 24 000 N (išeiti iš poilsio)

Taigi turime žinoti n reikšmę, taigi:

Mes žinome, kad 2⁵ = 32 ir kad 2⁶ = 64, nes norime rasti mažiausią judančių skriemulių skaičių, tada naudojant 6 skriemulius bus galima perkelti valtį.

Todėl šioje situacijoje Archimedas naudojo mažiausiai 6 judančius skriemulius.

8 klausimas

(UERJ - 2018) Eksperimento metu I ir II blokai, kurių masė yra atitinkamai 10 kg ir 6 kg, sujungiami idealia viela. Iš pradžių I blokui taikoma 64 N intensyvumo jėga, sukurianti vielos įtampą T.. Tada II blokui taikoma to paties intensyvumo F jėga, sukelianti trauką T_B. Pažvelkite į schemas:

Neatsižvelgiant į trintį tarp blokų ir paviršiaus S, santykį tarp traktorių reiškia:

Žr. Atsakymas

Teisinga alternatyva: .

Taikydami antrąjį Niutono dėsnį ir veikimo bei reakcijos dėsnį (trečiasis Niutono dėsnis), galime užrašyti sistemas kiekvienai situacijai:

1-oji situacija

2-oji situacija

Atkreipkite dėmesį, kad abiejose situacijose pagreičio vertė bus vienoda, nes jėga F yra lygi, o masės taip pat išlieka tos pačios.

Pakeisdami vertes ir apskaičiuodami pagreitį, turime:

Žinodami pagreičio vertę, galime apskaičiuoti traktorių vertes:

T = m_II.
T = 6. 4 = 24 N

T_B = m_Aš .
T_B = 10. 4 = 40 N

Apskaičiuojant santykį tarp traukimo, randame:

Todėl santykis tarp traukimų atitinka .

Norėdami sužinoti daugiau, taip pat žiūrėkite:

• Trečiasis Niutono dėsnis
• stiprumo svoris
• Normali jėga