Największa trudność dla uczniów szkół średnich fizyki wiąże się z rozwiązywaniem problemów na najróżniejszych frontach dyscypliny.
Przedstawię tutaj rozwiązanie ćwiczenia interakcji między blokami, związane z zastosowaniem praw Newtona.
Przykład 1) (UF-PE) Poniższy rysunek przedstawia trzy bloki mas mA = 1,0 kg, mB = 2,0 kg i mc = 3,0 kg. Bloki poruszają się razem pod działaniem stałej siły poziomej F o module 4,2 N.
Pomijając tarcie, jaka jest wielkość siły wypadkowej na bloku B?
a) 1,0 N
b) 1,4 N
c) 1,8 N
d) 2,2 N
e) 2,6 N
Rozwiązanie.
Najpierw musimy wiedzieć, że F = m.a (drugie prawo Newtona). Musimy również wiedzieć, że trzy ciała poruszają się z tym samym przyspieszeniem i że przyspieszenie to ma ten sam kierunek i kierunek co siła F.
Możemy więc obliczyć przyspieszenie bloków za pomocą systemu Izolowanego Ciała (SCI)
Na poniższym rysunku przedstawiamy siły działające na A, B i C
Gdzie F jest przyłożoną siłą.
fa w pierwszym bloku jest reakcja b w z powodu F.
Fa w drugim bloku to działanie
Fc w drugim bloku to reakcja do w b z powodu F
Fc w trzecim bloku jest działaniem de b w do z powodu F
n to siła normalna, a p to siła ciężaru w trzech przypadkach
W każdym przypadku upraszczając wagi z normalnymi siłami reakcji, musimy:
Ponieważ F = 4,2 N, mamy:
4,2 = (1,0 + 2,0 + 3,0).a
a = 4,2/6
a = 0,7 m/s2
Po znalezieniu przyspieszenia musimy znaleźć wynikową wartość w B.
Wypadkowa w B to: Fb = FTEN – FDO
Odejmując równania B i C otrzymujemy:
faTEN = (mb + mDO).
faTEN = (2,0 + 3,0). 0,7
faTEN = 5,0. 0,7
faTEN = 3,5 N
Znalezienie wartości FDO
faDO = mDO.
faDO = 3,0. 0,7
faDO = 2,1 N
A zatem:
fab = 3,5 – 2,1
fab = 1,4 N
Następnie dochodzimy do wniosku, że siła wypadkowa na B jest równa 1,4 N.
Kléber Cavalcante
Ukończył fizykę
Brazylijska drużyna szkolna
mechanika - Fizyka - Brazylia Szkoła
Źródło: Brazylia Szkoła - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/aplicacao-das-leis-newton.htm