Voor los oefeningen op over de toepassingen van De wetten van Newton, zoals bij bloksystemen, is het interessant om een paar stappen te volgen:
1. Noteer alle relevante gegevens uit de verklaring;
2. Controleer of de eenheden in het Internationale Systeem van Eenheden staan (meter, kilogram en seconde);
3. Teken voorzichtig alle krachten die op lichamen inwerken;
4. Probeer te voelen in welke richting het lichaamssysteem beweegt en neem uw richting aan voor het positieve teken van de krachten. Alle krachten die in deze richting zijn, zullen ook positief zijn. Tegenkrachten zullen negatief zijn;
5. Egaliseer de resultante van de krachten van elk lichaam voor elke richting van de ruimte met het product slecht of tot 0, in het geval dat het lichaam met constante snelheid beweegt of in rust is;
6. Onthoud dat lichamen die samen bewegen, verbonden door kabels, boven op elkaar, of zelfs tegen elkaar leunen, elkaar ondersteunen en dus dezelfde versnelling hebben;
7. Om het stelsel vergelijkingen op te lossen, moeten we de ene van de andere aftrekken, omdat de actie- en reactieparen dezelfde waarde hebben en elkaar opheffen.
Als je alle bovenstaande stappen nauwkeurig volgt, zul je nauwelijks fouten maken bij het oplossen van oefeningen over de wetten van Newton.
Zie ook: Vijf dingen die u moet weten over de wetten van Newton
De wetten van Newton opgeloste oefeningen
OPMERKING: Voor alle onderstaande voorbeelden nemen we de zwaartekracht als 10 m/s².
vraag 1
Twee blokken, DE en B, van massa's gelijk aan respectievelijk 8 kg en 2 kg, worden weergegeven in de onderstaande afbeelding. De blokken zijn verbonden door een onrekbare draad en getrokken door een kracht F met een modulus gelijk aan 20 N. Bepalen:
a) Systeemversnelling
b) Draad trekken:
Resolutie:
1- De gegevens annoteren
De meest relevante gegevens voor de oefening zijn:
mDe = 2kg;
mB = 8kg;
|F| = 20 N.
2 - De eenheden controleren
Alle eenheden zijn compatibel met elkaar en maken deel uit van het internationale systeem van eenheden;
3-het krachtdiagram maken force
Ontwarmend alle krachten die op elk blok werken. We moeten de kracht, gewicht, normaalkracht, spanning op de draad die blok A op blok B uitoefent en de kracht F die op blok B wordt uitgeoefend, onthouden. We houden het volgende schema over:
Ondertitel:
PDe = Gewicht van blok A
PB = Gewicht van blok B
neeDe = Normaal van blok A
neeB = Blok B Normaal
F = Kracht op het systeem
Tb, de = Tractie die blok B doet op blok A
T een, b = Tractie die blok A doet op blok B
4 -Het coördinatensysteem oriënteren
Het bloksysteem beweegt naar rechts en daarom zullen alle krachten die in die richting wijzen een positief teken hebben. Krachten die naar links wijzen, hebben een negatief teken.
5 -De resulterende krachten vinden
Volgens het teken dat in stap 4 is aangenomen, worden de resulterende krachten, in de x- en y-richtingen (horizontaal en verticaal), voor elk blok bepaald door:
6 -lichamen bewegen samen
Merk op dat de normaalkracht en het gewicht van elk blok elkaar opheffen, omdat de blokken niet in de y (verticale) richting bewegen, dus, N = P. Omdat de blokken samen bewegen, hebben ze ook dezelfde versnellingswaarde.
7 – Het stelsel vergelijkingen oplossen
Om het stelsel vergelijkingen op te lossen, laten we aan het stelsel vergelijkingen gevonden in stap 5 de waarden toewijzen die we in stap 1 hebben genoteerd. Onthoud dat het gewicht van lichamen wordt gegeven door m.g (massa maal zwaartekracht):
De tractie die lichaam B op lichaam A doet en de tractie die lichaam A op lichaam B doet, zijn een paar: actie en reactie, daarom, als we de vergelijkingen optellen, zullen deze termen (Teen, b en Tb, de) moet worden geannuleerd. Door dit te doen, houden we alleen over:
Om de spanning in het garen te bepalen, maakt het niet uit of we de modulus van T. berekeneneen, b of van Tb, de, aangezien de twee krachten een paar actie en reactie zijn, hebben ze daarom dezelfde module:
De tractie uitgeoefend door de draad is 16 Nee.
Zie ook: Zeven meest voorkomende fouten bij de studie van natuurkunde
Niet stoppen nu... Er is meer na de reclame ;)
vraag 2
Twee blokken, DE en B, met massa's gelijk aan 7 kg en 3 kg zijn verbonden door een onrekbare draad zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding. Bereken systeemversnelling en spanning op beide draden.
Resolutie:
1 – De gegevens annoteren
De relevante gegevens voor de oefening zijn:
mDe = 7 kg
mB = 3 kg
g = 10 m/s²
2 – De eenheden controleren
Alle eenheden zijn compatibel met elkaar en maken deel uit van het internationale systeem van eenheden.
3 – Het krachtdiagram maken
Laten we alle krachten in de blokken tekenen. Kijk naar de onderstaande figuur:
Merk op dat aangezien lichaam B niet op de tafel wordt ondersteund, er geen normaalkracht op staat.
4 – Oriënteren van het coördinatensysteem
Blokken bewegen in richtingen loodrecht. Blok A beweegt in de x-richting naar rechts, dus alle krachten op dat blok die naar rechts wijzen, zijn positief. Blok B beweegt in verticale richting naar beneden, dus alle krachten op dit blok die naar beneden wijzen zijn positief.
5 – De resulterende krachten vinden
Het systeem van vergelijkingen dat wordt verschaft door de krachten die uit de blokken resulteren, wordt hieronder weergegeven:
6 –lichamen bewegen samen
Omdat de lichamen zijn verbonden door een draad, is de versnelling voor beide hetzelfde, dus we gebruiken alleen De voor de twee lichamen.
7 –Het stelsel vergelijkingen oplossen
Onthoud de actie- en reactieparen: Teen, b en Tb, de worden geannuleerd wanneer we de vergelijkingen toevoegen, dus we blijven zitten met:
Ten slotte, om de spanning in de draad te vinden, kunnen we elk van de vergelijkingen gebruiken die betrekking hebben op de spanningen:
Daarmee vinden we de spanning in de draad, die overeenkomt met 21 N.
Zie meer op: Tractiekracht oefeningen
vraag 3
3. Twee blokken, A en B, weergegeven in onderstaande figuur en met massa's gelijk aan respectievelijk 2 kg en 3 kg, die elkaar raken, worden bewogen door de werking van een kracht van 15 N op blok A. Bepaal de versnelling van de blokken en de kracht van de kracht die lichaam A op lichaam B uitoefent.
Resolutie:
1 -annoteren van de gegevens
De relevante gegevens voor de oefening zijn:
mDe = 2 kg
mB = 3 kg
|F| = 15 N
2 - De eenheden controleren
Alle getoonde eenheden maken deel uit van het internationale systeem van eenheden en zijn compatibel met elkaar.
3 – Het krachtdiagram maken
Laten we alle krachten weergeven die op het bloksysteem werken:
Ondertitel:
PDe = Gewicht van blok A
PB = Gewicht van blok B
neeDe = Normaal van blok A
neeB = Blok B Normaal
F = Kracht op het bloksysteem
Fb, de = Forceer dat blok B doet in blok A
F een, b = Forceer dat blok A doet in blok B
4 -Het coördinatensysteem oriënteren
De twee blokken bewegen alleen in horizontale richting en de bewegingsrichting is naar rechts. Daarom zullen alle krachten die in deze richting wijzen als positief worden beschouwd.
5 –De resulterende krachten vinden
De resulterende krachten op blokken A en B kunnen worden geschreven volgens de oriëntatie van item 5:
6 – lichamen bewegen samen
Lichamen bewegen samen omdat ze tegen elkaar worden gedrukt. Dus de versnelling De het is hetzelfde voor de twee blokken.
7 – Het stelsel vergelijkingen oplossen
Om het stelsel vergelijkingen op te lossen, moeten we onthouden dat Feen, b en Fb, de ze zijn een actie- en reactiepaar en heffen elkaar op als we de resulterende krachten van A en B optellen, dus:
Met de bovenstaande systeemresolutie vinden we dat de versnelling 3 m/s² zou moeten zijn. Met behulp van een van de resulterende krachten gevonden in stap 5, kunnen we de kracht bepalen die A op B uitoefent of die B op A doet. Deze krachten moeten een waarde hebben gelijk aan 9 N.
Door Rafael Hellerbrock
Afgestudeerd in natuurkunde
