Newton Kanunları: Yorumlanmış ve Çözülmüş Alıştırmalar

at Newton yasaları Klasik Mekaniğin üç yasasını içerir: eylemsizlik yasası, dinamiklerin temel yasası ve etki ve tepki yasası.

ile bilginizi sınayın. 8 soru Aşağıda ve geri bildirimden sonra kararları takip ederek şüphelerinizi netleştirme fırsatını kaçırmayın.

soru 1

Newton'un üç yasasını kendi ifadeleriyle ilişkilendirin.

Newton'un 1. Yasası
Newton'un 2. Yasası
Newton'un 3. Yasası

sol parantez boşluk boşluk boşluk boşluk sağ parantez Net kuvvetin, kütlenin ürününe ve cismin ivmesine eşit olduğunu belirler.

sol parantez boşluk boşluk boşluk boşluk sağ parantez Her etkiye aynı yoğunlukta, aynı yönde ve zıt yönde bir tepki olduğunu belirtir.

sol parantez boşluk boşluk boşluk boşluk sağ parantez Bir cismin üzerine bir bileşke kuvvet etki etmedikçe, bir cismin dinlenme durumunda veya düzgün doğrusal hareket halinde kalma eğiliminde olduğunu gösterir.

Yanıtı Gör

Doğru cevap: (2); (3) ve (1).

eylemsizlik yasası (1. Newton Yasası): Bir cismin üzerine bir bileşke kuvvet etki etmeye başlamadıkça, bir cismin dinlenme durumunda veya düzgün doğrusal hareket halinde kalma eğiliminde olduğunu gösterir.

Dinamiğin temel yasası (2. Newton Yasası): Ortaya çıkan kuvvetin, cismin kütle ve ivmesinin ürününe eşit olduğunu belirler.

instagram story viewer

etki ve tepki kanunu (3. Newton Yasası): Her etkiye aynı yoğunlukta, aynı yönde ve zıt yönde bir tepki olduğunu belirtir.

soru 2

(UFRGS - 2017) Kütlesi m olan bir cisme 20 N'luk bir kuvvet uygulanıyor. Vücut, her 2 saniyede bir 10 m/s artan bir hızla düz bir çizgide hareket eder. m kütlesinin kg cinsinden değeri nedir?

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

Yanıtı Gör

Doğru alternatif: b) 4.

Kütle değerini bulmak için Newton'un ikinci yasasını uygulayalım. Bunun için öncelikle ivme değerini hesaplamamız gerekiyor.

İvme, zaman aralığına bölünen hız değişim değerine eşit olduğundan, elimizde:

a eşittir 10 bölü 2 eşittir 5 m bölü s kare

Bulunan değerlerin değiştirilmesi:

F, m'ye eşittir. a 20 eşittir m.5 m eşittir 20 bölü 5 eşittir 4 boşluk k g

Bu nedenle, vücut kütlesi 4 kg'dır.

Soru 3

(UERJ - 2013) Bir tahta blok zemine göre 45º eğik bir düzlemde dengelenir. Bloğun eğik düzleme dik olarak uyguladığı kuvvetin yoğunluğu 2.0 N'ye eşittir.

Blok ve eğik düzlem arasında, Newton cinsinden sürtünme kuvvetinin yoğunluğu şuna eşittir:

a) 0.7
b) 1.0
c) 1.4
d) 2.0

Yanıtı Gör

Doğru alternatif: d) 2.0.

Aşağıdaki şemada problemde önerilen durumu ve bloğa etki eden kuvvetleri gösteriyoruz:

Blok eğik düzlemde dengede olduğundan, hem x ekseni hem de y ekseni üzerindeki net kuvvet sıfıra eşittir.

Böylece, aşağıdaki eşitliklere sahibiz:

f_sürtünme = P. sen 45.
N = P. çünkü 45.

N, 2 N'ye eşitse ve sin 45°, cos 45°'ye eşitse, o zaman:

f_sürtünme = N = 2 Newton

Bu nedenle, blok ve eğik düzlem arasında sürtünme kuvveti yoğunluğu 2,0 N'ye eşittir.

Ayrıca bakınız:

eğik düzlem

Sürtünme kuvveti

4. soru

(UFRGS - 2018) Halat çekme, A ve B adlı iki takımın aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi karşı uçlardan ip çektiği bir spor etkinliğidir.

Halatın A takımı tarafından modulo 780 N yatay kuvvetle ve B takımı tarafından modulo 720 N yatay kuvvetle çekildiğini varsayalım. Belirli bir anda ip kopuyor. Aşağıdaki ifadede boşlukları doğru olarak dolduran alternatifi göründükleri sırayla kontrol edin.

İpteki net kuvvet, kopmadan hemen önceki anda, 60 N'lik bir modüle sahiptir ve ________'yi gösterir. İp koptuktan hemen sonra A ve B takımlarının ivmelerinin modülleri, her takımın 300 kg kütleye sahip olduğu varsayılarak sırasıyla ________.

a) sol - 2,5 m/s² ve 2,5 m/s²
b) sol - 2,6 m/s² ve 2,4 m/s²
c) sol - 2,4 m/s² ve 2,6 m/s²
d) sağ - 2,6 m/s² ve 2,4 m/s²
e) sağ - 2,4 m/s² ve 2,6 m/s²

Yanıtı Gör

Doğru alternatif: b) sol - 2,6 m/s² ve 2,4 m/s².

Ortaya çıkan kuvvet, bu durumda A takımı tarafından uygulanan kuvvet olan en büyük kuvvetin yönünü gösterir. Bu nedenle yönü sola doğrudur.

İp koptuktan hemen sonra, Newton'un ikinci yasasına göre her takımın elde ettiği ivme miktarını hesaplayabiliriz. Böylece sahibiz:

F, m'ye eşit bir alt simge ile. a alt simgesi 780, 300'e eşittir. a A alt indisli a A indisli 780 bölü 300 a A indisli 2 virgül 6 boşluk m bölü s kare

B alt simgesi m'ye eşit olan F. a B alt simgesi 720, 300'e eşittir. a B alt indisli a B indisli 720 bölü 300 a B indisli 2 virgül 4 m boşluk bölü s kare

Bu nedenle, boşlukları doğru doldurulmuş metin:

Kopmadan hemen önceki anda ipte ortaya çıkan kuvvet, 60 N'lik bir modüle sahiptir ve ayrıldı. İpin kopmasının hemen ardından A ve B takımlarının ivmelerinin modülleri sırasıyla, 2,6 m/s² ve 2,4 m/s², her takımın 300 kg kütleye sahip olduğunu varsayarsak.

Ayrıca bakınız: Newton Kanunları

soru 5

(Enem - 2017) İki otomobilin önden çarpışmasında, emniyet kemerinin sürücünün göğsüne ve karnına uyguladığı kuvvet iç organlarda ciddi hasarlara neden olabilir. Bir otomobil üreticisi, ürününün güvenliğini göz önünde bulundurarak beş farklı kayış modeli üzerinde testler yaptı. Testler 0.30 saniyelik bir çarpışmayı simüle etti ve yolcuları temsil eden bebekler ivmeölçerlerle donatıldı. Bu ekipman, bebeğin yavaşlama modülünü zamanın bir fonksiyonu olarak kaydeder. Oyuncak bebek kütlesi, kayış boyutları ve çarpmadan hemen önceki ve sonraki hız gibi parametreler tüm testler için aynıydı. Elde edilen nihai sonuç, zamana göre ivme grafiğindedir.

Hangi kemer modeli sürücü için en düşük iç yaralanma riskini sunar?

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

Yanıtı Gör

Doğru alternatif: b) 2.

Sorun bize emniyet kemerinin uyguladığı kuvvetin kafa kafaya çarpışmalarda ciddi yaralanmalara neden olabileceğini söylüyor.

Bu nedenle, sunulan modeller arasında ve aynı koşullar altında, yolcuya daha az yoğun bir kuvvet uygulayacak olanı belirlememiz gerekiyor.

Newton'un ikinci yasasına göre, ortaya çıkan kuvvetin kütle ve ivmenin ürününe eşit olduğunu elde ederiz:

F_$ = m.

Deney aynı kütleye sahip kuklalar kullanılarak yapıldığından, maksimum ivme de daha küçük olduğunda yolcu üzerinde en düşük bileşke kuvvet meydana gelecektir.

Grafiği inceleyerek bu durumun 2. kuşakta olacağını tespit ediyoruz.

Ayrıca bakınız: Newton'un İkinci Yasası

6. soru

(PUC/SP - 2018) Kütlesi 1500 g olan kübik, kütleli ve homojen bir cisim, düz ve yatay bir yüzey üzerinde duruyor. Nesne ile yüzey arasındaki statik sürtünme katsayısı 0,40'a eşittir. Güç F, yüzeye yatay, o nesnenin kütle merkezi üzerine uygulanır.

Hangi grafik, F statik sürtünme kuvvetinin yoğunluğunu en iyi temsil eder?_sürtünme uygulanan kuvvetin yoğunluğunun F bir fonksiyonu olarak mı? SI birimlerinde yer alan kuvvetleri göz önünde bulundurun.

Yanıtı Gör

Doğru alternatif: c.

Problemin önerdiği durumda, vücut hareketsizdir, dolayısıyla ivmesi 0'a eşittir. Newton'un 2. Yasasını (F_$= m. a), o zaman net kuvvet de sıfıra eşit olacaktır.

Problemde anlatıldığı gibi cisme etki eden F kuvveti ve sürtünme kuvveti vardır. Ek olarak, ağırlık kuvveti ve normal kuvvet eylemimiz de var.

Aşağıdaki şekilde, bu kuvvetlerin diyagramını sunuyoruz:

Yatay eksende, vücut hareketsiz kaldığı sürece şu durum söz konusudur:

F_$ = F - F_sürtünme = 0 ⇒ F = F_sürtünme

Bu koşul, F kuvvetinin değeri maksimum sürtünme kuvvetinin yoğunluğuna ulaşana kadar doğru olacaktır.

Maksimum sürtünme kuvveti şu formülle bulunur:

F a t r i t o m á x alt simge sonu, e alt simge ile mu'ya eşittir. N

Yukarıda sunulan şekilden, vücut dikey eksende hareketsiz olduğu için normal kuvvetin değerinin ağırlık kuvvetinin yoğunluğuna eşit olduğunu fark ediyoruz. Sonra:

N = P = m. g

Değerleri değiştirmeden önce kütle değerini uluslararası sisteme çevirmeliyiz yani 1500 g = 1,5 kg.

N = 1.5. 10 = 15N

Böylece, F'nin değeri_{sürtünme max} yaparak bulunur:

F_{sürtünme max}= 0,4. 15 = 6 N

Bu nedenle, F_sürtünme cismin hareket eşiğinde olacağı 6N değerine ulaşana kadar vücuttaki F kuvvetine eşit olacaktır.

7. soru

(Enem - 2016) Antik Çağ'da büyük bir teknolojik ilerleme anlamına gelen bir buluş, kompozit makara veya makaraların birlikteliği Arşimet'e atfedilir (287 a. Ç. 212 a'ya kadar. Ç.). Cihaz, bir dizi hareketli makarayı sabit bir makara ile ilişkilendirmekten oluşur. Şekil, bu aparat için olası bir düzenlemeyi örneklemektedir. Arşimet'in, Kral Hieram'a bu aygıtın başka bir düzenini, tek başına hareket ederek, tek başına, sahilde kum, yolcu ve kargo dolu bir gemi, birçok kişinin katılımı olmadan imkansız olan bir şey erkekler. Geminin kütlesinin 3000 kg olduğunu, gemi ile kum arasındaki statik sürtünme katsayısının 0,8 olduğunu ve Arşimet'in gemiyi bir kuvvetle çektiğini varsayalım. Sağ ok üst simgeli F , hareket yönüne paralel ve modülü 400 N'ye eşit. İdeal telleri ve kasnakları düşünün, 10 m/s'ye eşit yerçekimi ivmesi² ve plaj yüzeyinin tamamen yatay olması.

Bu durumda Arşimet tarafından kullanılan minimum hareketli makara sayısı,

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

Yanıtı Gör

Doğru alternatif: b) 6.

Tekneye etkiyen kuvvetler aşağıdaki şemada gösterilmiştir:

Diyagramdan, teknenin durgun halden çıkması için çekme kuvvetinin T'nin maksimum statik sürtünme kuvvetinden daha büyük olmasını gerektirdiğini görüyoruz. Bu kuvvetin değerini hesaplamak için aşağıdaki formülü kullanacağız:

F a t r i t o m á x alt simge sonu, e alt simge ile mu'ya eşittir. N boşluk

Bu durumda, ağırlık modülü normal kuvvet modülüne eşittir, elimizde:

F a t r i t o m á x alt simge sonu, e alt simge ile mu'ya eşittir. m. g

Bildirilen değerleri değiştirerek, elimizde:

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

Arşimet tarafından uygulanan F kuvvetinin 400 N'ye eşit olduğunu biliyoruz, bu nedenle sonucu 2400 N'den büyük olacak şekilde bu kuvvet belirli bir faktörle çarpılmalıdır.

Kullanılan her hareketli kasnak kuvvet değerini iki katına çıkarır, yani bir kuvvet F'ye eşit yapıldığında, çekiş kuvveti (tekneyi çekecek kuvvet) 2F'ye eşit olacaktır.

Sorun verilerini kullanarak, aşağıdaki duruma sahibiz:

1 makara → 400. 2 = 400. 2¹ = 800 N
2 makara → 400. 2. 2 = 400. 2 ² = 1600 N
3 makara → 400. 2. 2. 2 = 400. 2³ = 3200 N
n makaralar → 400. 2^Hayır > 24.000 N (dinlenme durumundan çıkmak için)

Bu nedenle, n'nin değerini bilmemiz gerekir, bu nedenle:

400,2 üzeri n'nin kuvveti 24'ten büyük boşluk 000 2 üzeri n'nin kuvveti paydan büyük 24 boşluk 000 üzeri payda 400 kesir 2'nin sonu üzeri n'nin kuvveti 60'tan büyük

2 olduğunu biliyoruz⁵ = 32 ve bu 2⁶ = 64, minimum hareketli makara sayısını bulmak istediğimizden, 6 makara kullanarak tekneyi hareket ettirmek mümkün olacaktır.

Bu nedenle, bu durumda Arşimet tarafından kullanılan minimum hareketli makara sayısı 6'dır.

soru 8

(UERJ - 2018) Bir deneyde kütleleri sırasıyla 10 kg ve 6 kg olan blok I ve II ideal bir tel ile birbirine bağlanmıştır. İlk başta, I bloğuna 64 N'ye eşit bir F şiddetinde bir kuvvet uygulanarak tel üzerinde bir T gerilimi oluşturulur._bu. Ardından, II bloğuna aynı yoğunlukta bir F kuvveti uygulanarak, T çekişini üretir._B. Şematiklere bakın:

Bloklar ve S yüzeyi arasındaki sürtünmeyi göz ardı ederek, çekişler arasındaki oran T üzerinde A alt indisli T üzerinde kalın italik B alt indisli şu anlama gelir: