Newtons lagar: Kommenterade och lösta övningar

På Newtons lagar består av tre lagar inom klassisk mekanik: tröghetslagen, dynamikens grundläggande lag och handlings- och reaktionslagen.

Testa dina kunskaper med 8 frågor nedan och missa inte chansen att klargöra dina tvivel genom att följa resolutionerna efter återkopplingen.

fråga 1

Relatera Newtons tre lagar till deras respektive uttalanden.

Newtons första lag
Newtons andra lag
Newtons tredje lag

vänster parentes space space space space space höger parentes Bestämmer att nettokraften är lika med massprodukten och kroppens acceleration.

vänster parentes space space space space space höger parentes Den säger att för varje handling sker en reaktion med samma intensitet, samma riktning och motsatt riktning.

vänster parentes space space space space space höger parentes Indikerar att en kropp tenderar att stanna i sitt vilotillstånd eller i enhetlig rätlinjig rörelse, såvida inte en resulterande kraft verkar på den.

Se Svar

Rätt svar: (2); (3) och (1).

tröghetslagen (Newtons första lag): indikerar att en kropp tenderar att förbli i sitt vilotillstånd eller i enhetlig rätlinjig rörelse, om inte en resulterande kraft börjar agera på den.

Grundläggande dynamiklag (2: a Newtons lag): bestämmer att den resulterande kraften är lika med kroppens massa och acceleration.

instagram story viewer

handling och reaktion (Newtons tredje lag): säger att för varje handling sker en reaktion med samma intensitet, samma riktning och motsatt riktning.

fråga 2

(UFRGS - 2017) En kraft på 20 N appliceras på en kropp med massa m. Kroppen rör sig i en rak linje med en hastighet som ökar med 10 m / s varannan sekund. Vad är värdet, i kg, av massan m?

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

Se Svar

Rätt alternativ: b) 4.

För att hitta massvärdet, låt oss tillämpa Newtons andra lag. För det måste vi först beräkna accelerationsvärdet.

Eftersom accelerationen är lika med hastighetsvariationens värde dividerat med tidsintervallet har vi:

a är lika med 10 över 2 är lika med 5 m dividerat med s kvadrat

Ersätta de hittade värdena:

F är lika med m. a 20 är lika med m.5 m är lika med 20 över 5 är lika med 4 mellanslag k g

Därför är kroppsmassan 4 kg.

fråga 3

(UERJ - 2013) Ett träblock är balanserat på ett lutande plan på 45º i förhållande till marken. Intensiteten för den kraft som blocket utövar vinkelrätt mot det lutande planet är lika med 2,0 N.

Mellan blocket och det lutande planet är friktionskraftens intensitet i newton lika med:

a) 0,7
b) 1.0
c) 1.4
d) 2,0

Se Svar

Rätt alternativ: d) 2.0.

I diagrammet nedan representerar vi den föreslagna situationen i problemet och de krafter som verkar i blocket:

Eftersom blocket är i jämvikt på det lutande planet är nettokraften på både x-axeln och y-axeln lika med noll.

Således har vi följande likheter:

f_friktion = P. sen 45: e
N = P. cos 45: e

Om N är lika med 2 N och sin 45 ° är lika med cos 45 °, då:

f_friktion = N = 2 newton

Mellan blocket och det lutande planet är därför friktionskraftintensiteten lika med 2,0 N.

Se också:

lutande plan

Friktionskraft

fråga 4

(UFRGS - 2018) Dragkampen är en sportaktivitet där två lag, A och B, drar ett rep i motsatta ändar, vilket visas i figuren nedan.

Antag att repet dras av lag A med en horisontell kraft på modulo 780 N och av lag B med en horisontell kraft på modulo 720 N. Vid ett givet ögonblick går repet sönder. Kontrollera alternativet som fyller i tomma ämnen korrekt i uttalandet nedan, i den ordning de visas.

Nettokraften på strängen, vid ögonblicket omedelbart före pausen, har en modul på 60 N och pekar på ________. Modulerna för accelerationerna för lag A och B, vid ögonblicket omedelbart efter att repet har brutits, är ________ respektive, förutsatt att varje lag har en massa på 300 kg.

a) vänster - 2,5 m / s² och 2,5 m / s²
b) vänster - 2,6 m / s² och 2,4 m / s²
c) vänster - 2,4 m / s² och 2,6 m / s²
d) höger - 2,6 m / s² och 2,4 m / s²
e) höger - 2,4 m / s² och 2,6 m / s²

Se Svar

Rätt alternativ: b) vänster - 2,6 m / s² och 2,4 m / s².

Den resulterande kraften pekar på riktningen för den största kraften, som i detta fall är den kraft som utövas av lag A. Därför är dess riktning åt vänster.

I ögonblicket omedelbart efter att strängen snaps kan vi beräkna mängden acceleration som varje lag förvärvat genom Newtons andra lag. Så vi har:

F med ett abonnemang lika med m. a med A-abonnemang 780 lika med 300. a med A-prenumeration a med A-prenumeration lika med 780 över 300 a med A-prenumeration lika med 2 komma 6 mellanslag m dividerat med s kvadrat

F med B-abonnemang lika med m. a med B-abonnemang 720 lika med 300. a med B-prenumeration a med B-prenumeration lika med 720 över 300 a med B-prenumeration lika med 2 komma 4 m utrymme dividerat med s kvadrat

Därför är texten med luckorna korrekt ifyllda:

Den resulterande kraften på repet, vid ögonblicket omedelbart före pausen, har en modul på 60 N och pekar på vänster. Modulerna för accelerationerna för lag A och B, för tillfället omedelbart efter repet av repet, är respektive 2,6 m / s² och 2,4 m / s²förutsatt att varje lag har en massa på 300 kg.

Se också: Newtons lagar

fråga 5

(Enem - 2017) Vid en frontkollision mellan två bilar kan den kraft som säkerhetsbältet utövar på förarens bröst och buk orsaka allvarliga skador på de inre organen. Med tanke på dess produkts säkerhet gjorde en biltillverkare tester på fem olika bältemodeller. Testerna simulerade en 0,30 sekunders kollision och dockorna som representerade passagerarna var utrustade med accelerometrar. Denna utrustning registrerar modulen för dockans retardation som en funktion av tiden. Parametrar som dockmassa, remmått och hastighet omedelbart före och efter stötar var desamma för alla tester. Det slutliga resultatet erhålls i diagrammet över tidsacceleration.

Vilken remmodell ger den lägsta risken för inre skador på föraren?

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

Se Svar

Rätt alternativ: b) 2.

Problemet berättar för oss att den kraft som utövas av säkerhetsbältet kan orsaka allvarliga skador vid påkörningar.

Därför måste vi identifiera, bland de presenterade modellerna och under samma förhållanden, den som kommer att utöva en mindre intensiv kraft på passageraren.

Enligt Newtons andra lag har vi att den resulterande kraften är lika med massan och accelerationen:

F_R = m. De

Eftersom experimentet utfördes med användning av dockor av samma massa, kommer den lägsta resulterande kraften på passageraren att inträffa när maximal acceleration också är mindre.

Med beaktande av grafen identifierar vi att denna situation kommer att inträffa i bälte 2.

Se också: Newtons andra lag

fråga 6

(PUC / SP - 2018) Ett kubiskt, massivt och homogent föremål, med en massa lika med 1500 g, vilar på en plan och horisontell yta. Koefficienten för statisk friktion mellan objektet och ytan är lika med 0,40. En kraft F, horisontellt mot ytan, appliceras över objektets masscentrum.

Vilken graf representerar bäst intensiteten för den statiska friktionskraften F_friktion som en funktion av intensiteten F för den applicerade kraften? Tänk på de krafter som är involverade i SI-enheter.

Se Svar

Rätt alternativ: c.

I den situation som föreslås av problemet är kroppen i vila, så dess acceleration är lika med 0. Med tanke på Newtons andra lag (F_R= m. a), då kommer också nettokraften att vara lika med noll.

Som beskrivs i problemet verkar kraft F och friktionskraft på kroppen. Dessutom har vi också effekten av viktkraft och normal kraft.

I figuren nedan presenterar vi diagrammet för dessa krafter:

På den horisontella axeln har vi följande situation så länge kroppen förblir i vila:

F_R = F - F_friktion = 0 ⇒ F = F_friktion

Detta villkor kommer att vara sant tills värdet av kraft F når intensiteten för den maximala friktionskraften.

Den maximala friktionskraften finns genom formeln:

F med en t r i t o m á x prenumeration slutet av prenumerationen lika med mu med e prenumerationen. N

Från figuren som presenteras ovan märker vi att värdet av den normala kraften är lika med styrkan av viktkraften, eftersom kroppen är i vila på den vertikala axeln. Sedan:

N = P = m. g

Innan vi ersätter värdena måste vi omvandla massvärdet till det internationella systemet, dvs. 1500 g = 1,5 kg.

N = 1,5. 10 = 15 N.

Värdet på F_friktionsmax kommer att hittas genom att göra:

F_friktionsmax= 0,4. 15 = 6 N.

Därför F_friktion på kroppen kommer att vara lika med kraft F tills den når värdet 6N, när kroppen kommer att vara på väg till rörelse.

fråga 7

(Enem - 2016) En uppfinning som innebar ett stort tekniskt framsteg i antiken, den sammansatta remskivan eller föreningen av remskivor, tillskrivs Archimedes (287 a. Ç. till 212 a. Ç.). Apparaten består av att associera en serie rörliga remskivor med en fast remskiva. Figuren exemplifierar ett möjligt arrangemang för denna apparat. Det rapporteras att Archimedes skulle ha visat för kung Hieram ett annat arrangemang av denna apparat, rörande ensam, över sand på stranden, ett fartyg fullt av passagerare och gods, något som skulle vara omöjligt utan deltagande av många män. Anta att fartygets massa var 3000 kg, statisk friktionskoefficient mellan fartyget och sanden var 0,8 och att Archimedes drog fartyget med en kraft F med högra pilen , parallellt med rörelseriktningen och med en modul lika med 400 N. Tänk på de ideala ledningarna och remskivorna, tyngdacceleration lika med 10 m / s² och att strandytan är helt horisontell.

Det minsta antalet mobila remskivor som Archimedes använde i denna situation var

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

Se Svar

Rätt alternativ: b) 6.

Krafterna som verkar på båten visas i diagrammet nedan:

Från diagrammet märker vi att båten, för att komma ur vila, kräver att dragkraften T är större än den maximala statiska friktionskraften. För att beräkna värdet på denna kraft kommer vi att använda formeln:

F med en t r i t o m á x prenumeration slutet av prenumerationen lika med mu med e prenumerationen. N-utrymme

I denna situation är viktmodulen lika med modulen för normal kraft, vi har:

F med en t r i t o m á x prenumeration slutet av prenumerationen lika med mu med e prenumerationen. m. g

Vi har ersatt värdena som informerats om:

F_friktion_max= 0,8. 3000. 10 = 24 000 N

Vi vet att den kraft F som utövades av Archimedes var lika med 400 N, så denna kraft måste multipliceras med en viss faktor så att dess resultat blir större än 2400 N.

Varje mobil remskiva som används fördubblar kraftvärdet, det vill säga att göra en kraft lika med F, dragkraften (kraften som drar båten) kommer att vara lika med 2F.

Med hjälp av problemdata har vi följande situation:

1 remskiva → 400. 2 = 400. 2¹ = 800 N.
2 remskivor → 400. 2. 2 = 400. 2 ² = 1600 N.
3 remskivor → 400. 2. 2. 2 = 400. 2³ = 3200 N.
n remskivor → 400. 2^Nej > 24 000 N (för att komma ur vila)

Således måste vi veta värdet av n, så:

400,2 till effekten av n större än 24 utrymme 000 2 till effekten av n större än täljaren 24 utrymme 000 över nämnaren 400 änden av fraktion 2 till effekten av n större än 60

Vi vet att 2⁵ = 32 och att 2⁶ = 64, eftersom vi vill hitta det minsta antalet rörliga remskivor, då är det möjligt att flytta båten med 6 remskivor.

Därför var det minsta antalet mobila remskivor som i denna situation användes av Archimedes 6.

fråga 8

(UERJ - 2018) I ett experiment är block I och II, med massor lika med 10 kg respektive 6 kg, sammankopplade med en idealisk tråd. Först appliceras en kraft av intensitet F lika med 64 N på block I, vilket genererar en spänning T på tråden._DE. Därefter appliceras en kraft med samma intensitet F på block II, vilket ger dragkraft T_B. Titta på schemat:

Bortsett från friktionen mellan blocken och ytan S, förhållandet mellan dragkrafterna T med A-prenumeration över T med fet kursiv B-prenumeration står för: