In deze lijst vind je oefeningen over de belangrijkste onderwerpen uit de natuurkunde die in het eerste jaar van de middelbare school aan bod komen. Oefen en los uw twijfels op met de antwoorden die stap voor stap worden uitgelegd.
Vraag 1 - Uniforme beweging (kinematica)
Een auto rijdt over een rechte, verlaten weg en de bestuurder houdt een constante snelheid van 80 km/u aan. Nadat er 2 uur waren verstreken sinds het begin van de reis, reed de chauffeur
A) 40 km.
B) 80 km.
C) 120 kilometer.
D) 160 kilometer.
E) 200 km.
doel
Bepaal de afstand die de bestuurder heeft afgelegd, in km.
Gegevens
- De beweging is uniform, dat wil zeggen met constante snelheid en nulversnelling.
- De snelheidsmodule is 80 km/u
- De reistijd bedroeg 2 uur.
Oplossing
Laten we de afstand berekenen met behulp van de snelheidsformule:
Waar,
is de afgelegde afstand in km.
is het tijdsinterval in uren.
Omdat we afstand willen, isoleren we in de formule.
De waarden vervangen:
Conclusie
Bij een constante snelheid van 80 km/u legt de bestuurder na 2 uur rijden 160 km af.
Meer oefenen kinematische oefeningen.
Vraag 2 - Uniform gevarieerde beweging (kinematica)
Bij een autorace op een ovale baan accelereert een van de auto's gelijkmatig en met een constante snelheid. De piloot vertrekt vanuit rust en versnelt gedurende 10 seconden tot een snelheid van 40 m/s wordt bereikt. De door de auto gerealiseerde acceleratie was
A) 4 m/s²
B) 8 m/s²
C) 16 m/s²
D) 20 m/s²
E) 40 m/s²
doel
Bepaal de versnelling in het tijdsinterval van 10 seconden.
Gegevens
Tijdsinterval van 10 s.
Snelheidsvariatie van 0 tot 40 m/s.
Oplossing
Omdat er een snelheidsvariatie is, wordt het type beweging versneld. Omdat de versnellingssnelheid constant is, is het een uniform gevarieerde beweging (MUV).
Versnelling is de mate waarin de snelheid in de loop van de tijd is veranderd.
Waar,
De is de versnelling, in m/s².
is de variatie in snelheid, dat wil zeggen de eindsnelheid minus de beginsnelheid.
is het tijdsinterval, dat wil zeggen de eindtijd minus de begintijd.
Omdat de auto vanuit stilstand vertrekt en de tijd begint te vertragen zodra de auto in beweging komt, zijn de beginsnelheid en de begintijd gelijk aan nul.
Ter vervanging van de gegevens uit de verklaring:
Conclusie
In dit tijdsinterval bedroeg de versnelling van de auto 4 m/s².
Zie oefeningen Uniform gevarieerde beweging
Vraag 3 - De eerste wet van Newton (dynamiek)
Stel je een trein voor die door Brazilië reist. Plots moet de machinist de trein plotseling afremmen vanwege een obstakel op het spoor. Alle objecten in de trein blijven bewegen en behouden de snelheid en het traject dat ze voorheen hadden. Passagiers worden door het rijtuig geslingerd, pennen, boeken en zelfs de appel die iemand voor de lunch heeft meegenomen, zweven in de lucht.
Het principe van de natuurkunde dat verklaart wat er in de treinwagon gebeurt, is
a) de wet van de zwaartekracht.
b) de wet van actie en reactie.
c) de wet van traagheid.
d) de Wet op Energiebehoud.
e) de Snelheidswet.
Uitleg
De eerste wet van Newton, ook wel de wet van de traagheid genoemd, stelt dat een object in rust in rust zal blijven, en een object in rust zal in rust blijven. Een voorwerp in beweging zal met een constante snelheid blijven bewegen, tenzij er een externe kracht op inwerkt.
In dit geval blijven de objecten bewegen, zelfs als de snelheid van de trein plotseling afneemt als gevolg van traagheid is de neiging van lichamen om hun bewegingstoestand (richting, module en richting) te behouden of rest.
Mogelijk bent u geïnteresseerd om meer te weten te komen over de De eerste wet van Newton.
Vraag 4 - De tweede wet van Newton (dynamiek)
In een experimentele natuurkundeles wordt een experiment uitgevoerd met dozen met verschillende massa's en op elk ervan wordt een constante kracht uitgeoefend. Het doel is om te begrijpen hoe de versnelling van een object verband houdt met de uitgeoefende kracht en de massa van het object.
Tijdens het experiment handhaaft de box een constante versnelling van 2 m/s². Daarna worden veranderingen in massa en kracht aangebracht in de volgende situaties:
I - De massa blijft hetzelfde, maar de krachtmodulus is twee keer zo groot als het origineel.
II - De uitgeoefende kracht is hetzelfde als het origineel, maar de massa is verdubbeld.
De waarden van de nieuwe versnellingen ten opzichte van het origineel zijn in beide gevallen respectievelijk
De)
B)
w)
D)
Het is)
De relatie tussen kracht, massa en versnelling wordt beschreven door de tweede wet van Newton, die zegt: de resulterende kracht die op een lichaam inwerkt, is gelijk aan het product van zijn massa en zijn versnelling.
Waar,
FR is de resulterende kracht, de som van alle krachten die op het lichaam inwerken,
m is de massa,
a is de versnelling.
In situatie I, we hebben:
De massa blijft hetzelfde, maar de grootte van de kracht wordt verdubbeld.
Om onderscheid te maken gebruiken we 1 voor de oorspronkelijke hoeveelheden en 2 voor de nieuwe.
Origineel:
Nieuw:
Kracht 2 is dubbele kracht 1.
F2 = 2F1
Omdat de massa's gelijk zijn, isoleren we ze in beide vergelijkingen, stellen we ze gelijk en lossen we a2 op.
F2 vervangen,
Wanneer we dus de grootte van de kracht verdubbelen, wordt de grootte van de versnelling ook met 2 vermenigvuldigd.
In situatie II:
De krachten gelijk maken en het vorige proces herhalen:
m2 vervangen,
Door de massa te verdubbelen en de oorspronkelijke kracht te behouden, daalt de versnelling dus met de helft.
Versterking nodig met De tweede wet van Newton? Lees onze inhoud.
Vraag 5 - De derde wet van Newton (dynamiek)
Een natuurkundeleraar, enthousiast over praktisch leren, besluit een eigenaardig experiment in de klas uit te voeren. Hij trekt een paar rolschaatsen aan en duwt zich vervolgens tegen een muur. We zullen de fysieke concepten onderzoeken die bij deze situatie betrokken zijn.
Wat gebeurt er met de leraar als hij tegen de muur van het klaslokaal duwt terwijl hij een paar rolschaatsen draagt, en welke fysieke concepten zijn daarbij betrokken?
a) A) De leraar wordt naar voren geprojecteerd vanwege de kracht die op de muur wordt uitgeoefend. (Wet van Newton - Derde wet van actie en reactie)
b) De leraar zal stil blijven staan, omdat er wrijving is tussen de schaatsen en de vloer. (Wet van Newton - Behoud van de hoeveelheid lineaire beweging)
c) De leraar blijft stil. (Wet van Newton - Wrijving)
d) De leraar wordt naar achteren geslingerd door het rollen van de schaatsen, door het toepassen van de muurreactie. (Wet van Newton - Derde wet van actie en reactie)
e) De schaatsen van de leraar worden warm door wrijving met de vloer. (Wet van Newton - Wrijving)
De derde wet van Newton legt uit dat elke actie een reactie veroorzaakt met dezelfde intensiteit, dezelfde richting en tegengestelde richting.
Wanneer een kracht tegen de muur wordt uitgeoefend, duwt de reactie de leraar in de tegenovergestelde richting, met dezelfde intensiteit als de uitgeoefende kracht.
De wet van actie en reactie werkt op lichamenparen, nooit op hetzelfde lichaam.
Omdat de schaatsen kunnen rollen, wordt het zwaartepunt van de leraar naar achteren geworpen en glijdt hij door de kamer.
Herinner de De derde wet van Newton.
Vraag 6 - Wet van universele zwaartekracht
De natuurkundeclub van de school onderzoekt de baan van de maan rond de aarde. Ze willen de kracht van de zwaartekracht tussen de aarde en haar natuurlijke satelliet begrijpen, waarbij ze de principes van Newtons wet van universele zwaartekracht toepassen.
Massaschattingen zijn dat wel kg voor de aarde en ongeveer 80 keer kleiner voor de maan. Hun centra bevinden zich op een gemiddelde afstand van 384.000 km.
Wetende dat de constante van de universele zwaartekracht (G) is N⋅m²/kg², de aantrekkingskracht tussen de aarde en de maan is ongeveer
De)
B)
w)
D)
Het is)
De wet van Newton van de universele zwaartekracht zegt dat: ‘De aantrekkingskracht tussen twee massa’s (m1 en m2) rechtstreeks evenredig met het product van hun massa en de universele zwaartekrachtconstante en omgekeerd evenredig met het kwadraat van twee afstand.
De formule:
waar:
F is de aantrekkingskracht van de zwaartekracht,
G is de constante van universele zwaartekracht,
m1 en m2 zijn de massa's van de lichamen,
d is de afstand tussen de middelpunten van de massa's, in meters.
Waardevervanging:
Zie meer over Zwaartekracht.
Vraag 7 - Vrije val (beweging in een uniform zwaartekrachtveld)
In een praktijkopdracht voor de Wetenschapsbeurs van de school gaat een groep de effecten van een uniform zwaartekrachtveld blootleggen. Na een uitleg van het concept zwaartekracht voeren ze een praktijkexperiment uit.
Twee stalen bollen, één met een diameter van 5 cm en de andere met een diameter van 10 cm, worden in dezelfde tijd uit rust losgelaten. moment, door een van de groepsleden, vanuit een raam op de derde verdieping van de school.
Op de grond registreert een mobiele telefoon die in slow motion opneemt het exacte moment van de impact van de bollen op de grond. Op een blad vraagt de groep de toeschouwers om de optie te selecteren die volgens hen de relatie verklaart tussen de snelheden van objecten wanneer ze de grond raken.
Jij, met een goed begrip van de natuurkunde, selecteert de optie die zegt
a) het zwaardere object zal een grotere snelheid hebben.
b) het lichtere object zal een grotere snelheid hebben.
c) beide objecten zullen dezelfde snelheid hebben.
d) het snelheidsverschil is afhankelijk van de hoogte van de toren.
e) het snelheidsverschil hangt af van de massa van de objecten.
Als we de effecten van lucht negeren, vallen alle objecten met dezelfde versnelling als gevolg van de zwaartekracht, ongeacht hun massa.
Het zwaartekrachtveld trekt objecten naar het centrum van de aarde met dezelfde constante versnelling van ongeveer .
De snelheidsfunctie wordt beschreven door:
Met Vi als beginsnelheid gelijk aan nul en de versnelling g:
De snelheid hangt dus alleen af van de waarde van de versnelling als gevolg van de zwaartekracht en het tijdstip van de val.
De afgelegde afstand kan ook worden gemeten door:
Het is mogelijk om te zien dat noch de snelheid, noch de afstand afhankelijk zijn van de massa van het object.
Train meer vrije val oefeningen.
Vraag 8 - Horizontale lancering (beweging in een uniform zwaartekrachtveld)
Een paar studenten gooien tijdens een experiment een bal horizontaal vanaf grote hoogte. Terwijl de een de bal gooit, neemt de ander op een bepaalde afstand een video op van de baan van de bal. Als we de luchtweerstand verwaarlozen, zijn de baan en de horizontale snelheid van de bal tijdens beweging dat wel
a) een rechte dalende lijn, en de horizontale snelheid zal toenemen.
b) een rechte lijn, en de horizontale snelheid zal met de tijd toenemen.
c) een cirkelboog, en de horizontale snelheid zal met de tijd afnemen.
d) een golvende lijn, en de horizontale snelheid zal fluctueren.
e) een parabool, en de horizontale snelheid blijft constant.
Horizontale en verticale beweging zijn onafhankelijk.
Wanneer luchtweerstand buiten beschouwing wordt gelaten, zal de horizontale snelheid constant zijn, aangezien er geen wrijving is en de beweging uniform is.
Verticale beweging wordt versneld en is afhankelijk van de versnelling van de zwaartekracht.
De compositie van de bewegingen vormt het traject van een parabool.
Bent u geïnteresseerd en wilt u meer weten over Horizontale lancering.
Vraag 9 - Kracht en prestaties
Een student onderzoekt de efficiëntie van een machine die volgens informatie van de fabrikant 80% bedraagt. De machine krijgt een vermogen van 10,0 kW. Onder deze omstandigheden zijn respectievelijk het aangeboden nuttige vermogen en het door de machine gedissipeerde vermogen gelijk
a) nuttig vermogen: 6,4 kW en gedissipeerd vermogen: 3,6 kW.
b) nuttig vermogen: 2,0 kW en gedissipeerd vermogen: 8,0 kW.
c) nuttig vermogen: 10,0 kW en gedissipeerd vermogen: 0,0 kW.
d) nuttig vermogen: 8,0 kW en gedissipeerd vermogen: 2,0 kW.
e) nuttig vermogen: 5,0 kW en gedissipeerd vermogen: 5,0 kW.
Het rendement (η) is de verhouding tussen nuttig vermogen en ontvangen vermogen, uitgedrukt als:
Nuttig vermogen is op zijn beurt het ontvangen vermogen minus het gedissipeerde vermogen.
Nuttig vermogen = ontvangen vermogen - gedissipeerd vermogen
Met een rendement van 80%, of 0,8, hebben we:
Het nuttig vermogen is dus:
Nuttig vermogen = ontvangen vermogen - gedissipeerd vermogen
Nuttig vermogen = 10 kW - 2 W = 8 kW
Misschien wil je het je herinneren mechanisch vermogen en prestaties.
Vraag 10 - Conservatief mechanisch systeem
In een natuurkundig laboratorium simuleert een baan met karren een achtbaan. Ze laten de kar op het hoogste punt van het pad achter. De kar daalt dan, waardoor de hoogte afneemt, terwijl de snelheid tijdens de afdaling toeneemt.
Als er geen energieverlies is als gevolg van wrijving of luchtweerstand, hoe is het behoud van mechanische energie dan van toepassing op dit conservatieve systeem?
a) De totale mechanische energie neemt toe naarmate de kar sneller wordt.
b) De totale mechanische energie neemt af, omdat een deel van de energie door wrijving wordt omgezet in warmte.
c) De totale mechanische energie blijft constant, omdat er geen dissipatieve krachten optreden.
d) De totale mechanische energie hangt af van de massa van de kar, omdat deze de zwaartekracht beïnvloedt.
e) De totale mechanische energie varieert afhankelijk van de omgevingstemperatuur, omdat deze de luchtweerstand beïnvloedt.
Mechanische energie is de som van zijn delen, zoals potentiële zwaartekrachtenergie en kinetische energie.
Gezien het conservatieve systeem, dat wil zeggen zonder energieverliezen, moet de uiteindelijke energie gelijk zijn aan de initiële energie.
In het begin stond de kar stil, met een kinetische energie gelijk aan nul, terwijl de potentiële energie het maximum was, net als op het hoogste punt.
Bij het afdalen begint het te bewegen en neemt de kinetische energie toe naarmate de hoogte afneemt, waardoor ook de potentiële energie afneemt.
Terwijl het ene deel afneemt, neemt het andere deel in dezelfde mate toe, waardoor de mechanische energie constant blijft.
Onthoud de concepten over mechanische energie.
Vraag 11 - Specifieke massa of absolute dichtheid
Bij een onderzoek naar de eigenschappen van materie worden drie kubussen van verschillende volumes en materialen gebruikt om een schaal te creëren van de soortelijke massa van deze materialen.
Met behulp van een schaal en een liniaal worden voor de kubussen het volgende verkregen:
- Staal: Massa = 500 g, Volume = 80 cm³
- Houten: massa = 300 g, volume = 400 cm³
- Aluminium: Massa = 270 g, Volume = 100 cm³
Van de hoogste soortelijke massa tot de laagste zijn de gevonden waarden:
a) Staal: 6,25 g/cm³, aluminium: 2,7 g/cm³, hout: 0,75 g/cm³
b) Hout: 1,25 g/cm³, staal: 0,75 g/cm³, aluminium: 0,5 g/cm³
c) Staal: 2 g/cm³, hout: 1,25 g/cm³, aluminium: 0,5 g/cm³
d) Aluminium: 2 g/cm³, staal: 0,75 g/cm³, hout: 0,5 g/cm³
e) Aluminium: 2 g/cm³, staal: 1,25 g/cm³, hout: 0,75 g/cm³
De specifieke massa van een materiaal wordt gedefinieerd als de massa per volume-eenheid en wordt berekend met de formule:
Voor de staal:
Naar de hout:
Voor de aluminium:
Meer informatie op:
- Specifieke massa
- Dikte
Vraag 12 - Druk uitgeoefend door een vloeistofkolom
Een leerling duikt in een meer op zeeniveau en bereikt een diepte van 2 meter. Hoe groot is de druk die het water op deze diepte uitoefent? Beschouw de versnelling als gevolg van de zwaartekracht als en de dichtheid van water als
.
a) 21 Pa
b) 121 Pa
c) 1121 Pa
d) 121.000 Pa
e) 200.000 Pa
De druk in een vloeistof in rust wordt gegeven door de formule:
P=ρ⋅g⋅h + atmosferische P
waar:
P is de druk,
ρ is de dichtheid van de vloeistof,
g is de versnelling als gevolg van de zwaartekracht,
h is de diepte van de vloeistof.
Meer oefenen hydrostatische oefeningen.
ASTH, Rafael. Natuurkundeoefeningen (opgelost) voor het 1e jaar middelbare school.Alle materie, [z.d.]. Beschikbaar in: https://www.todamateria.com.br/exercicios-de-fisica-para-1-ano-do-ensino-medio/. Toegang op:
Zie ook
- Oefeningen rond potentiële en kinetische energie
- Natuurkundige formules
- Oefeningen van de wetten van Newton becommentarieerd en opgelost
- Werk in de natuurkunde
- Hydrostatische oefeningen
- Natuurkunde bij Enem
- Oefeningen op kinetische energie
- Zwaartekracht