Задача на первый закон ньютона: Задачи на законы Ньютона с решениями. Задачи на 1, 2, 3 законы Ньютона - Санкт-Петербургское государственное бюджетное учреждение социального обслуживания населения

Содержание

Задачи на законы Ньютона с решениями. Задачи на 1, 2, 3 законы Ньютона

О законах Ньютона говорят уже несколько веков. Мы не будем повторяться, а лучше разберемся с задачами на все три закона. Ведь умение решать физические задачи на законы Ньютона – святая обязанность всех студентов-технарей.

Наш телеграм – это ежедневная рассылка и информация, которая будет полезна любому студенту. Присоединяйтесь!

Законы Ньютона

Если вы вдруг забыли, как звучат эти законы, то напоминаем:

Первый закон Ньютона. Существуют такие системы отсчета, в которых свободные тела движутся равномерно и прямолинейно либо покоятся, если на тела не действуют никакие внешние силы или если действие этих сил скомпенсировано.
Второй закон Ньютона. Ускорение тела (материальной точки) в инерциальной системе отсчета прямо пропорционально приложенной к нему силе и обратно пропорционально массе.
Третий закон Ньютона. Два тела воздействуют друг на друга с силами, противоположными по направлению, но равными по модулю.

Чаще всего в задачах применяется второй закон Ньютона.

Прежде чем приступать, почитайте памятку по решению задач, составленную по советам профессоров вузов. И сразу в плечи – полезные формулы по физике из старых советских учебников лучше которых, как известно, ничего еще не придумали.

Вопросы на 1 закон Ньютона

Вопрос 1. Что означает выражение «действие сил скомпенсировано»?

Ответ. Это значит, что тело в инерциальной системе отсчета будет двигаться равномерно и прямолинейно или покоится, даже если на него действуют внешние силы, но при этом их векторная сумма (равнодействующая всех сил) равна нулю.

Вопрос 2. Как еще называют первый закон Ньютона?

Ответ. Еще одно название этого закона – закон инерции. Впервые он был открыт Галилео Галилеем, однако Ньютон немного позже дал более точное определение.

Вопрос 3. Что такое инерция?

Ответ. Инерция – это свойство тел сохранять состояние покоя или движения до тех пор, пока какая-либо внешняя сила не изменит этого состояния.

Вопрос 4. Рыба неподвижно стоит в толще воды. Какие силы в данном случае являются скомпенсированными?

Ответ. На рыбу действует сила тяжести, которая взаимно компенсируется выталкивающей силой Архимеда.

Задача №1. Нахождение равнодействующей силы

Условие

На тело действуют три силы, равные по модулю. Величина каждой – 200 Н. Угол между первой и второй силами равен 60 градусов, как и угол между второй и третьей силами. Найти равнодействующую этих сил. Скомпенсировано ли действие сил?

Решение

Будем использовать теорему косинусов. Вычислим модуль суммы первой пары сил:

Угол между этим результирующим вектором и вектором третьей силы составляет 90 градусов (так как результирующая первых двух сил направлена по биссектрисе угла). Для нахождения равнодействующей можно воспользоваться теоремой Пифагора:

Ответ: 400 Н. Действие сил не скомпенсировано, иначе их равнодействующая была бы равна нулю.

Кстати! Для наших читателей действует скидка 10% на любой вид работы.

Задачи и вопросы на 2 закон Ньютона

Вопрос 1. Как можно сформулировать второй закон Ньютона, используя понятие «количества движения»?

Ответ. В инерциальных системах отсчёта производная импульса материальной точки по времени равна действующей на неё силе.

Действительно, импульс (или количество движения) равен произведению массы и скорости. Взяв производную по времени от скорости, мы получим ускорение и придем к классической формулировке второго закона Ньютона: F=ma.

Вопрос 2. Как определяется равнодействующая сила?

Ответ: Равнодействующая сила определяется по правилу сложения векторов. При решении задач бывает удобно рассматривать проекции векторов на определенную ось. 2. Какова масса тела?

Решение

Задача сводится к тому, чтобы из закона движения вычислить ускорение, а потом с помощью второго закона Ньютона найти массу.

Записываем второй закон Ньютона и подставляем значения:

Ответ: 5 кг.

Задача №3. Нахождение силы по второму закону Ньютона

Условие

Локомотив имеет массу 500 тонн. Через 25 с после того, как он тронулся с места, скорость локомотива стала равна 18 км/ч. Какова сила тяги локомотива?

Решение

Так как начальная скорость равна нулю, ускорение поезда можно найти по формуле:

Записываем второй закон Ньютона и составляем пропорцию, при вычислениях не забывая переводить все данные из условия в систему СИ:

Ответ: 100 кН.

Задача №4. Нахождение ускорения по второму закону Ньютона

Условие

Масса тела равна 500 г. Какое ускорение приобретет тело под действием силы 0,2 Н?

Решение

Для нахождения ускорения достаточно записать второй закон Ньютона, выразить из него ускорение, подставить значения и вычислить:

Ответ: 0,4 метра на секунду в квадрате.

Задачи и вопросы на 3 закон Ньютона

Вопрос 1. В какой формулировке третий закон был сформулирован самим Ньютоном?

Ответ. Первоначальная формулировка третьего закона Ньютона звучит так: «всякому действию есть равное ему и противоположное по направлению противодействие».

Вопрос 2. Могут ли силы, возникающие при взаимодействии двух тел, компенсировать друг друга?

Ответ. Нет, эти силы имеют одинаковую природу, но приложены к разным телам.

Вопрос 3. Камень брошен вертикально вверх. Со стороны Земли на камень действует сила тяжести. С какой силой камень действует на Землю?

Ответ. Камень действует на землю с такой же силой, но направленной противоположно. Из-за разницы масс камень приобретает большее ускорение и падает на землю (а не наоборот).

Задача №5 на применение второго и третьего законов Ньютона. Нахождение силы

Условие

Лифт движется вверх с ускорением 2 метра на секунду в квадрате, а на полу лифта лежит груз массой 20 кг. С какой силой груз действует на пол лифта?

Решение

На груз действуют силы тяжести и нормальной реакции опоры. По второму закону Ньютона можно записать (сначала в векторном виде, а потом в проекции на вертикальную ось):

Вес Р – это сила, с которой груз действует на пол лифта. По третьему закону Ньютона она равна силе нормальной реакции опоры, с которой пол лифта действует на груз.

Ответ: 240 Н.

Нужна помощь в решении сложных задач на законы Ньютона? Профессиональный студенческий сервис готов ее оказать!

Решение задач по теме “Законы Ньютона”. 9-й класс

Цели урока:

Образовательные: повторение законов Ньютона, закрепление и применение полученных знаний для решения качественных и количественных задач и проведения экспериментов по данной теме.
Развивающие: развитие умений проводить наблюдения, планировать и выполнять эксперименты, выдвигать гипотезы, анализировать результаты экспериментов и делать соответствующие выводы; развитие умений быстро соображать и находить правильное решение.
Воспитательные: воспитать любознательность, внимательность, усидчивость; содействовать формированию у школьников основных способов групповой работы.

План проведения урока

Организационный момент
Актуализация знаний
Повторение
Закрепление ранее полученных знаний
Рефлексия
Домашнее задание

Оборудование: Легкоподвижные тележки с магнитами, демонстрационные динамометры, лабораторные динамометры, стаканы с водой, листки бумаги, монеты.

Информационно-техническое сопровождение урока:

Компьютерная презентация
Компьютер, мультимедийный проектор, экран.
Тест – Приложение 1.

ХОД УРОКА

1) Организационный момент

Здравствуйте ребята! Садитесь!

2) Актуализация знаний учащихся

Внимательно посмотрите на экран и сформулируйте тему урока.

Слайд 1

Учащиеся отвечают «Законы Ньютона». Да! Действительно сегодня на уроке мы повторим законы Ньютона, а затем перейдем к решению задач и проведению экспериментов по этой теме. Сколько законов вы знаете? Учащиеся отвечают « Три закона Ньютона».

Слайд 2

3) Повторение

Устная проверка знаний полученных на прошлых занятиях.

Фронтальный опрос по вопросам

Вопросы:

1. Сформулируйте первый закон Ньютона.
2. Каково значение первого закона Ньютона?
3.Какие системы отсчета называются инерциальными?
4. Приведите примеры инерциальных систем отсчета.
5. Сформулируйте второй закон Ньютона. Каково его значение?
6. Сформулируйте третий закон Ньютона. Каково его значение?
7. В каких системах отсчета выполняются законы Ньютона?

Слайд 3, Слайд 4, Слайд 5

Тест (по вариантам) Приложение 1

4) Закрепление ранее полученных знаний, решение качественных и количественных задач.

Проведение экспериментов

Учитель. Как объяснить, что бегущий человек, споткнувшись, падает в направлении своего движения, а поскользнувшись, падает в направлении, противоположном направлению своего движения?

Учащиеся. Это явление легко объясняется на основании первого закона Ньютона. Бегущий человек, споткнувшись, падает в направлении своего движения. Потому что при этом ноги человека замедляют движение. А туловище сохраняет по инерции прежнее состояние движения. В то время как ноги начинают скользить вперед быстрее, потому человек падает назад.

Учитель.

I закон – закон инерции. Непосредственно подтвердить экспериментально его невозможно, он аксиоматичен. Однако можно объяснить ряд опытов, что является косвенным подтверждением справедливости этого закона.

Слайд 6

Учитель. Положите листок бумаги на край стола. На листок поставьте стакан с водой. Свешивающийся конец листка возьмите в одну руку, а ребром ладони другой руки резко ударьте по нему.

(Учащиеся по группам проводят опыт. При этом листок выдергивается, а стакан остается.)

Учитель. Почему?

Учащиеся. Стакан сохраняет состояние покоя по инерции.

Слайд 7

Учитель. Положите на стакан почтовую открытку, а на открытку положите монету. Ударьте по открытке щелчком как показано на рисунке (Слайд). Почему открытка отлетает, а монета падает в стакан? (Учащиеся по группам проводят этот опыт и делают выводы).

Учащиеся. Монета сохраняет состояние покоя по инерции.

Учитель. Сформулируем проблему: если магнит действует на железо с некоторой силой, то действует ли железо на магнит и, если действует, то с какой силой?

Учащиеся ставят эксперимент.

Эксперимент. Возьмем две тележки и на одной из них закрепляем магнит, а на другой кусок железа. Затем соединяем их с динамометрами.

Учащиеся. Мы увидели, что показания этих приборов совпали. Это означает, что сила, с которой магнит притягивает к себе железо, равна по величине силе, с которой железо притягивает к себе магнит. Эти силы равны по абсолютной величине и противоположны по направлению: сила притяжения к магниту направлена влево, а сила притяжения к железу – вправо. Выполняется третий закон Ньютона.

Задача. Как направленно ускорение самолета, если на него действует 4 силы: по вертикали – сила тяжести = 200кН и подъемная сила 210кН. По горизонтали: сила тяжести мотора 20 кН и сила лобового сопротивления воздуха 10 кН. Чему равна равнодействующая всех сил?

Найдем равнодействующую всех сил, пользуясь правилом параллелограмма: R = R₁ + R₂

Модуль силы R вычислим с помощью теоремы Пифагора: Слайд 8

Ответ: Равнодействующая всех сил направлена под углом 450 к горизонту R ~ 1,4 · 10

4 Н

Самостоятельная работа

Задача 1. Метеорит пролетает около Земли за пределами атмосферы. В тот момент, когда вектор силы гравитационного притяжения Земли перпендикулярен вектору скорости метеорита, вектор ускорения метеорита направлен

параллельно вектору скорости
по направлению вектора силы
по направлению вектора скорости
по направлению суммы векторов силы и скорости

Решение. Направление вектора ускорения любого тела всегда совпадает с направлением равнодействующей всех сил, приложенных к телу. За пределами атмосферы на метеорит действует только сила гравитационного притяжения Земли. Поэтому направление вектора ускорения метеорита совпадает с направлением вектора силы гравитационного притяжения Земли.

Ответ: 3

Задача 2. В инерциальной системе отсчета брусок начинает скользить с ускорением вниз по наклонной плоскости. Модуль равнодействующей сил, действующих на брусок, равен

1) mg
2) ma
3) Fтр
4) N

Решение. Направление вектора ускорения любого тела всегда совпадает с направлением равнодействующей всех сил, приложенных к телу.

Ответ: 2

Задача 3. Установите соответствие между физическими законами и физическими явлениями, которые эти законы описывают.

Физические законы	Физические явления
А) 1-й закон Ньютона Б) 2-й закон Ньютона В) 3-й закон Ньютона	равенство действия и противодействия взаимосвязь деформации и силы упругости условие покоя или равномерного движения связь силы и ускорения всемирное тяготение

Ответ:

А	Б	В
3	4	1

Задача 4. На левом рисунке представлен вектор скорости и вектор равнодействующих всех сил, действующих на тело. Какой из четырех векторов на правом рисунке указывает направление вектора ускорения этих тел в инерциальных системах отсчета?

Решение. Согласно второму закону Ньютона ускорение тела и равнодействующая сил имеют одинаковое направление.

Ответ: 2

5) Рефлексия

6) Домашнее задание. § 10-12. Выучить законы Ньютона.

Задачи по второму и третьему закону ньютона

Трактор, сила тяги которого на крюке 15 кН, сообщает прицепу ускорение 0,5 м/с2. Какое ускорение сообщит тому же прицепу трактор, развивающий тяговое усилие 60 кН?
РЕШЕНИЕ

Сила 60 Н сообщает телу ускорение 0,8 м/с2. Какая сила сообщит этому телу ускорение 2 м/с2?
РЕШЕНИЕ

Тело массой 4 кг под действием некоторой силы приобрело ускорение 2 м/с2. Какое ускорение приобретает тело массой 10 кг под действием такой же силы?
РЕШЕНИЕ

Порожний грузовой автомобиль массой 4 т начал движение с ускорением 0,3 м/с2. Какова масса груза, принятого автомобилем, если при той же силе тяги он трогается с места с ускорением 0,2 м/с2?
РЕШЕНИЕ

Заполнить таблицу, где а ускорение, которое приобретает тело массой m под действием силы F.
РЕШЕНИЕ

С каким ускорением двигался при разбеге реактивный самолет массой 60 т, если сила тяги двигателей 90 кН?
РЕШЕНИЕ

Масса легкового автомобиля равна 2 т, а грузового 8 т. Сравнить ускорения автомобилей, если сила тяги грузового автомобиля в 2 раза больше, чем легкового
РЕШЕНИЕ

Мяч массой 0,5 кг после удара, длящегося 0,02 с, приобретает скорость 10 м/с. Найти среднюю силу удара
РЕШЕНИЕ

Боевая реактивная установка БМ-13 (катюша) имела длину направляющих балок 5 м, массу каждого снаряда 42,5 кг и силу реактивной тяги 19,6 кН. Найти скорость схода снаряда с направляющей балки
РЕШЕНИЕ

Порожнему прицепу тягач сообщает ускорение a1 = = 0,4 м/с2, а груженому a2 = 0,1 м/с2. Какое ускорение сообщит тягач обоим прицепам, соединенным вместе? Силу тяги тягача считать во всех случаях одинаковой.
РЕШЕНИЕ

Под действием некоторой силы тележка, двигаясь из состояния покоя, прошла путь 40 см. Когда на тележку положили груз массой 200 г, то под действием той же силы за то же время тележка прошла из состояния покоя путь 20 см. Какова масса тележки?
РЕШЕНИЕ

На рисунке 24 представлен график зависимости проекции скорости от времени тела массой 2 кг. Найти проекцию силы Fx, действующей на тело на каждом этапе движения
РЕШЕНИЕ

В известном опыте О. Герике (1654 г.) с магдебургскими полушариями по изучению атмосферного давления, чтобы разнять два полушария, из которых был выкачан воздух, впрягали шестнадцать лошадей (по восемь к каждому полушарию). Можно ли обойтись в таком опыте меньшим количеством лошадей?
РЕШЕНИЕ

О ветровое стекло движущегося автомобиля ударился комар. Сравнить силы, действующие на комара и автомобиль во время удара
РЕШЕНИЕ

Что произойдет с космонавтом при свободном полете космического корабля, если он выпустит (без толчка) из рук массивный предмет? если он бросит его?
РЕШЕНИЕ

Почему лодка не сдвигается с места, когда человек, находящийся в ней, давит на борт, и приходит в движение, если человек выйдет из лодки и будет толкать ее с такой же силой?
РЕШЕНИЕ

Барон Мюнхгаузен утверждал, что вытащил сам себя из болота за волосы. Обосновать невозможность этого
РЕШЕНИЕ

Нарушится ли равновесие весов (рис. 25), если удлинить нить так, чтобы гиря оказалась полностью погруженной в воду, но не касалась дна? если обрезать нить и положить гирю на дно?
РЕШЕНИЕ

Что покажут динамометры (рис. 26), если верхний динамометр опустить так, чтобы груз объемом 0,2 дм3 оказался полностью погруженным в воду, но не касался дна сосуда?
РЕШЕНИЕ

На одной чаше весов находится сосуд с водой, а на другой штатив, на котором подвешено алюминиевое тело массой 54 г. При этом весы находятся в равновесии (рис. 27). Если, удлинив нить, погрузить тело в воду, то равновесие нарушится. Груз какой массы надо положить на правую чашу весов, чтобы восстановить равновесие?
РЕШЕНИЕ

Для дошкольников и учеников 1-11 классов

Рекордно низкий оргвзнос 25 Р.

Описание презентации по отдельным слайдам:

Решение задач по теме «Законы Ньютона» Цель урока: 1. Знать алгоритм решения задач на законы Ньютона. 2. Уметь применять алгоритм к решению задач на законы Ньютона.

Повторим теорию Сформулируйте первый закон Ньютона. Приведите примеры, объясняющие данную формулировку. Какие системы отсчета называются инерциальными? Неинерциальными? Привести примеры. Что в физике понимают под термином «сила»? Приведите примеры, показывающие связь сила и ускорения, с которым движется тело. Сформулируйте второй закон Ньютона и запишите его математическое выражение. В чем состоит третий закон Ньютона? Запишите его математическое выражение. Поясните на примерах смысл этого закона. Каковы особенности сил, о которых идет речь в третьем законе Ньютона?

Алгоритм решения задач 1. Прочитать внимательно условие задачи. 2. Выделить заданные условием тела. 3. Выполнить анализ взаимодействия тел. 4. Кратко записать условие задачи. 5. Сделать рисунок, изобразить на нем векторы сил, действующие на каждое из тел, показать направление векторов перемещения, ускорения. 6. Записать в векторной форме уравнение для равнодействующей силы. 7. Выбрать наиболее рациональное в данных условиях задачи направление координатных осей в ИСО. 8. Определить проекции векторов на координатные оси. 9. Записать дополнительные уравнения кинематики (если необходимо). 10. Решить в общем виде полученные уравнения относительно искомой величины. 11. Сделать проверку размерности. 12. Вычислить. 13. Оценить полученные значения искомых величин.

Задачи по темам: «Второй закон Ньютона». «Третий закон Ньютона» из учебника Степанова №118. Сила 50 Н сообщает телу ускорение 0,1 м/с2. Какая сила сообщает этому телу ускорение 0,01 м/с2?

Решение: F = ma; F1 = ma1; F2 = ma2 m = F1/a1 m = F2/a2 F1/a1 = F2/a2 F2 = F1*a2 /a1 50Н*0,01 м/с2 F2 = = 5 Н 0,1 м/с2

№119. Тело массой 2 кг приобретает под действием некоторой силы ускорение 2 м/с2. Какое ускорение приобретет под действием этой силы тело массой 5 кг?

Решение задачи: F =m1a1; F = m2a2; m1a1 = m2a2

№121. Тело, движущееся под действием постоянной силы, прошло в первую секунду путь 25 см. Определите силу, если масса тела 25 г.

№122. Снаряд массой 2 кг вылетает из ствола орудия горизонтально со скоростью 1000 м/с. Определите силу давления пороховых газов, считая ее постоянной, если длина ствола равна 3,5 м.

№130. Птица в клетке-ящике сидит на дне. Ящик с ней уравновешен на весах. Нарушится ли равновесие весов, если птица взлетит?

Решение задачи: В момент взлета да, затем весы опять придут в равновесие, т. к. клетка является замкнутой системой.

№133. Два мальчика тянут веревку в разные стороны, прилагая силы 100 Н каждый. Веревка может выдержать, не разрываясь, груз весом 150 Н. Разорвется ли веревка?

Решение задачи: Нет. Так как растягивание каната мальчиком с силой 100Н эквивалентно тому, что один конец каната закреплен, а к другому подвешен груз 100Н.

№135. Изобразите силы действия и противодействия в случаях взаимодействия тел, приведенных на рисунке 33

№136. Нарушится ли равновесие весов (рис. 34), если удлинить нить так, чтобы гиря оказалась полностью погруженной в воду, но не касалась дна? А если обрезать нить и положить гирю на дно?

Решение задачи: не нарушится, т. к. система замкнута, т. е. сумма внутренних сил равна 0, а сумма внешних сил в обоих случаях не изменяется.

Задание на дом: П. 10 – 12 повторить Упр.11 (1,3) Упр.13 (1,3)

Использованные материалы: http://davay5.com/z.php?theme=vtoroy-zakon-nyutona-tretiy-zakon-nyutona&a=stepanova_9_10_11_klass&g=osnovy-dinamiki http://easyen.ru/load/shablony_prezentacij/498

Чтобы скачать материал, введите свой E-mail, укажите, кто Вы, и нажмите кнопку

Нажимая кнопку, Вы соглашаетесь получать от нас E-mail-рассылку

Если скачивание материала не началось, нажмите еще раз “Скачать материал”.

Физика

Презентация по физике по теме “Три закона Ньютона. Решение задач”. Вначале презентации вопросы для повторения. В презентации приведен алгоритм решения задач. Задачи из задачника Степановой, содержатся как качественные, так и расчетные задачи.

Цель урока:

1. Знать алгоритм решения задач на законы Ньютона.

2. Уметь применять алгоритм к решению задач на законы Ньютона.

Законы Ньютона

Если вы вдруг забыли, как звучат эти законы, то напоминаем:

Первый закон Ньютона. Существуют такие системы отсчета, в которых свободные тела движутся равномерно и прямолинейно либо покоятся, если на тела не действуют никакие внешние силы или если действие этих сил скомпенсировано.
Второй закон Ньютона. Ускорение тела (материальной точки) в инерциальной системе отсчета прямо пропорционально приложенной к нему силе и обратно пропорционально массе.
Третий закон Ньютона. Два тела воздействуют друг на друга с силами, противоположными по направлению, но равными по модулю.

Чаще всего в задачах применяется второй закон Ньютона.

Вопросы на 1 закон Ньютона

Вопрос 1. Что означает выражение «действие сил скомпенсировано»?

Вопрос 2. Как еще называют первый закон Ньютона?

Вопрос 3. Что такое инерция?

Вопрос 4. Рыба неподвижно стоит в толще воды. Какие силы в данном случае являются скомпенсированными?

Ответ. На рыбу действует сила тяжести, которая взаимно компенсируется выталкивающей силой Архимеда.

Задача №1. Нахождение равнодействующей силы

Условие

Решение

Будем использовать теорему косинусов. Вычислим модуль суммы первой пары сил:

Ответ: 400 Н. Действие сил не скомпенсировано, иначе их равнодействующая была бы равна нулю.

Кстати! Для наших читателей действует скидка 10% на любой вид работы.

Задачи и вопросы на 2 закон Ньютона

Вопрос 1. Как можно сформулировать второй закон Ньютона, используя понятие «количества движения»?

Вопрос 2. Как определяется равнодействующая сила?

Ответ: Равнодействующая сила определяется по правилу сложения векторов. При решении задач бывает удобно рассматривать проекции векторов на определенную ось.

Вопрос 3. Как записать второй закон Ньютона для вращательного движения?

Ответ. 2. Какова масса тела?

Решение

Записываем второй закон Ньютона и подставляем значения:

Ответ: 5 кг.

Задача №3. Нахождение силы по второму закону Ньютона

Условие

Решение

Так как начальная скорость равна нулю, ускорение поезда можно найти по формуле:

Ответ: 100 кН.

Задача №4. Нахождение ускорения по второму закону Ньютона

Условие

Масса тела равна 500 г. Какое ускорение приобретет тело под действием силы 0,2 Н?

Решение

Ответ: 0,4 метра на секунду в квадрате.

Задачи и вопросы на 3 закон Ньютона

Вопрос 1. В какой формулировке третий закон был сформулирован самим Ньютоном?

Вопрос 2. Могут ли силы, возникающие при взаимодействии двух тел, компенсировать друг друга?

Ответ. Нет, эти силы имеют одинаковую природу, но приложены к разным телам.

Задача №5 на применение второго и третьего законов Ньютона. Нахождение силы

Условие

Решение

Ответ: 240 Н.

Первый закон движения Ньютона – задачи и решения

1. Человек находится в лифте, который движется вверх с постоянной скоростью. Вес человека 800 Н. Сразу обрывается трос лифта, поэтому лифт падает. Определите нормальную силу, действующую на человека со стороны пола лифта непосредственно перед и после обрыва каната лифта.

A. 800 Н и 0

B. 800 Н и 800 Н

C. 1600 Н и 0

D. 1600 Н и 800 Н

Известно:

Вес (Вт) = 800 Ньютон

Требуемая: Нормальная сила (Н)

Решение :

До того, как веревка лифта порвалась

3 9 вес действует на человека там, где он направлен вниз. На человека, находящегося в покое, должна действовать нормальная сила, направление которой направлено вверх, а величина нормальной силы равна величине веса.

Поскольку человек покоится в лифте, а лифт движется с постоянной скоростью (без ускорения), то на человека не действует результирующая сила.

∑F = 0

N – w = 0

N = w

N = 800 Ньютон

После обрыва каната лифта величина и направление их ускорения такие же, как ускорение свободного падения. Нормальной силы на человека нет.

Правильный ответ: А.

2. Брусок массой 20 грамм движется с постоянной скоростью по шероховатой горизонтальной поверхности пола с постоянной скоростью, если на брусок действует внешняя сила 2 Н. Определить величину силы трения, которую испытывает брусок.

A. 0,3 N

B. 1,4 N

C. 2,0 N

D. 3,6 N

Известно:

MASS (M) = 20 грамм

FIRCE (F) = 2 Ньютон

Разыскивается: Величина силы трения, испытываемой блоком.

Решение:

Согласно первому закону движения Ньютона, если блок движется с постоянной скоростью, то блок не имеет ускорения. Блок движется с постоянной скоростью и ускорение отсутствует, если:

– Величина силы трения (F _fric ) такая же, как и величина внешней силы (F)

– Сила трения (F _fric ) имеет противоположное направление с внешней силой (F)

Применить первый закон Ньютона:

∑F = 0

F – F _FRIC = 0

F = F _FRIC

F _FRIC = 2 Newton

Правильный ответ C.

3. Гладкая наклонная плоскость длиной 0,6 м и высотой 0,4 м. Брусок массой 1350 Н будет двигаться вверх по наклонной плоскости. Определить величину силы, необходимой для перемещения блока.

А. 100 Н

Б. 300 Н

C. 600 N

D. 900 N

Известно:

Вес блока (W) = 1350 Newton

Hyp = 0,6 M

OPP = 0,4 M

Решение:

hyp = ac = 0,6 м

opp = bc = 0,4 м

Sin θ = bc / ac = 0,4 / 0,6 = 4/6 = 2/3

Основано на первом законе Ньютона движения, блок начинает двигаться вверх, тогда внешняя сила (F) минимальна, как и горизонтальная составляющая веса (w _х).

∑F = 0

F – w _x = 0

F = w _x

Если F = w _x, то объект начинает двигаться вверх с постоянной скоростью.

w _x = w sin θ = (1350)(2/3) = (2)(450) = 900 Ньютон

Правильный ответ D.

4. Три силы, F ₁ = 22 N, F ₂ = 18 Н и F ₃ = 40 Н действуют на блок. Какая фигура описывает первый закон Ньютона.

Решение:

Первый закон Ньютона: Суммарная сила (ΣF) = 0,

A. F ₁ + F ₂ – F ₃ = 22 Н + 18 Н – 40 Н = 40 Н – 40 Н = 0

B. F ₂ + F ₃ – F ₁ = 18 N + 40 N – 22 N = 58 N – 22 N = 36 N (вправо)

C. F ₂ + F ₃ – F ₁ = 18 Н + 40 Н – 22 Н = 58 Н – 22 Н = 36 Н (вправо)

D. F ₁ + F ₃ – F _{2 920080 = N + 40 N – 18 N = 62 N – 18 N = 44 N (влево)}

Первый закон движения Ньютона

В физике изменение положения объекта по отношению к его окружению в заданный интервал времени определяется как движение. Движение тела с массой m можно описать с помощью математических терминов, таких как расстояние, перемещение, скорость, скорость, время и ускорение. На основе наблюдений эксперимента Галилео Галилея Ньютон вывел три закона движения. Эти законы известны как законы движения Ньютона. Прежде чем объяснять законы движения Ньютона, сначала обсудите некоторые основные термины, такие как сила, типы сил, инерция, а именно:

Сила
Определяется как толчок или притяжение объекта, вызывающий ускорение тела, на которое он воздействует. Сила может изменить скорость, направление и форму тела, на которое она действует.
Математически он определяется как произведение массы (m) и ускорения (a) как:
F = m a
Единицей силы в системе СИ является Ньютон (Н) .
В основном существует два типа сил: уравновешенные и неуравновешенные.
Уравновешенные силы: Силы называются уравновешенными, если они нейтрализуют друг друга и их результирующая сила равна нулю.
Неуравновешенные силы: Когда две противоположные силы, действующие на тело, перемещают тело в направлении большей силы или сил, вызывающих движение тела, называются неуравновешенными силами.
Инерция
Естественная тенденция объекта сопротивляться изменению его состояния покоя или равномерного движения называется инерция .
Законы движения Ньютона
Сэр Исаак Ньютон дал три закона движения в 17 веке. Эти законы широко используются в области классической механики. Они действительны практически везде. Законы кратко изложены ниже.
Первый закон Ньютона гласит, что тело, находящееся в состоянии покоя или равномерного движения, будет продолжать оставаться в состоянии покоя или равномерного движения до тех пор, пока на него не подействует чистая внешняя сила.
Второй закон Ньютона гласит, что ускорение объекта, создаваемое результирующей силой, прямо пропорционально величине результирующей силы, в том же направлении, что и результирующая сила, и обратно пропорционально массе объекта.
Третий закон Ньютона гласит, что на каждое действие есть равное и противоположное противодействие.
Здесь, в настоящей статье, правильно объясняется только первый закон движения. Этот закон говорит о связи между движением объекта и действующей на него силой.
Первый закон движения Ньютона
Первый закон движения гласит, что тело продолжает находиться в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, если на него не действует внешняя неуравновешенная сила. Его также называют Законом Инерции .
Проще говоря, мы можем сказать, что объекты не могут запускаться, останавливаться или изменять направление сами по себе. Им требуется некоторая внешняя сила, чтобы вызвать такое изменение. Эта тенденция объектов сопротивляться определенным изменениям в их состоянии движения или покоя известна как инерция.
Первый закон движения зависит от следующих двух условий:
Объекты в состоянии покоя: Если объект находится в состоянии покоя, его скорость и ускорение имеют нулевую величину. Это позволяет объекту оставаться в покое.
Объекты в движении: Если объект находится в движении, его скорость не равна нулю, а ускорение равно нулю. Следовательно, объект будет по-прежнему находиться в равномерном движении.
Как первый закон движения Ньютона применим в повседневной жизни?
При быстром торможении транспортного средства пассажир будет отброшен вперед из-за наличия инерции. Инерция пытается удержать пассажира в движении. По этой причине рекомендуется пристегиваться ремнями безопасности во время поездок на транспортных средствах.
Американские горки работают по принципу инерции. Он продолжает двигаться в том же направлении с постоянной скоростью до тех пор, пока гусеницы не станут действовать как внешняя сила, изменяющая его направление.
Если вы скользите хоккейной шайбой по льду, в конце концов она остановится. Это происходит из-за трения на льду или удара о что-то, например, о клюшку игрока или стойку ворот.
Книга, лежащая на столе, остается в покое, пока на нее не действует результирующая сила.
Марафонец продолжает бежать на несколько метров дальше финиша из-за инерции.
Если быстро потянуть, скатерть может быть удалена из-под посуды. Посуда остается неподвижной, если только трение от движения скатерти не слишком велико.
Людям в космосе труднее остановиться из-за отсутствия гравитации, действующей против них.
Инерция позволяет фигуристам скользить по льду прямолинейно.
Примеры задач
Задача 1. Человек находится в лифте, который движется вверх с постоянной скоростью. Вес человека 800 Н. Сразу обрывается трос лифта, поэтому лифт падает. Определите нормальную силу, действующую на человека со стороны пола лифта непосредственно перед и после обрыва каната лифта.
Решение:
Учитывая, что
Вес человека, W = 800 Н. человек вниз. На человека снизу вверх действует нормальная сила, величина которой равна весу тела. Поскольку человек покоится в лифте, а лифт движется с постоянной скоростью без ускорения, на человека не действует результирующая сила.
∑F = 0
N – w = 0
N = w
N = 800 N
После обрыва каната лифта:
Лифт и человек свободно падают вместе, где направление их ускорения (а) равно ускорению свободного падения (g). Нормальной силы на человека нет.
Следовательно, нормальная сила, действующая на человека со стороны пола лифта непосредственно перед и после обрыва каната лифта, равна 800 Н и 0 Н соответственно.
Задача 2: Какая результирующая сила требуется, чтобы тело массой 100 кг двигалось с постоянной скоростью 10 м/с?
Решение:
Первый закон Ньютона гласит, что движущийся объект имеет тенденцию оставаться в движении, если на него не действует результирующая сила. Это означает, что если трение отсутствует, нет никакой чистой силы, необходимой для удержания объекта в движении, если он находится в движении.
Чистая сила требуется только для изменения движения объекта. Объект массой 100 кг движется с постоянной скоростью, то есть на объект не действует результирующая сила.
Итак, результирующая сила равна 0 Н.
Задача 3: Человек летит в самолете с постоянной скоростью 500 миль в час. Другой человек едет в своей машине с постоянной скоростью 50 миль в час. Определите, кто испытывает большее ускорение в обоих случаях?
Решение:
Поскольку оба человека движутся с постоянной скоростью, ускорение обоих людей равно нулю.
Таким образом, ни один из людей не испытывает никакого ускорения.
Поскольку ускорение равно нулю, то на обоих людей не действует результирующая сила.
Задача 4. Пассажир в лифте имеет массу, которая действует вниз с силой 110 Н. На него действует нормальная сила, направленная вверх от пола лифта в 130 Н. В каком направлении он ускоряется, если вообще ускоряется, и с какой скоростью? Используйте g=10 м/с ²
Решение:
Здесь результирующая сила равна (130 – 120) Н = 20 Н вверх.
Чтобы найти массу пассажира, используйте следующую формулу:
F = мг
м = 110 Н / 10 м/с ²
= 11 кг
Затем, чтобы найти чистое ускорение, используйте Ньютона второй закон.
F = ma
a = 20 Н/11 кг
= 1,81 м/с ²
Задача 5. Космический корабль массой 1500 кг движется в космическом вакууме с постоянной скоростью .600 м/с. Игнорируя гравитационные силы, какова результирующая сила, действующая на космический корабль?
Решение:
В вакууме нет трения из-за сопротивления воздуха. Первый закон Ньютона гласит, что движущийся объект остается в движении, если на него не действует результирующая сила. Таким образом, космический корабль будет двигаться с постоянной скоростью 600 м/с, а результирующая сила, действующая на космический корабль, должна быть равна нулю, так как ускорение также равно нулю.
Так как,
F = ma
Следовательно,
F = (1500 кг)(0 м/с ² )
= 0 Н.
Задача 6. Мяч скатывается с хвоста поезда, движущегося со скоростью 50 миль в час. Пренебрегая трением воздуха, какова горизонтальная скорость мяча непосредственно перед ударом о землю?
Решение:
Первый закон Ньютона гласит, что движущийся объект имеет тенденцию оставаться в движении, если на него не действует внешняя сила.
Пренебрегая трением воздуха, не существует внешней силы, замедляющей движение мяча в горизонтальном направлении после его падения с поезда.
Ускорение свободного падения действует на мяч только в вертикальном направлении.
Итак, горизонтальная скорость мяча составляет 50 миль в час.
Задача 7: Фургон едет с шаром для боулинга в кузове, который может свободно катиться. Фургон приближается к красному свету и должен замедлить скорость, чтобы полностью остановиться. Когда фургон замедляется, в каком направлении катится шар для боулинга?
Решение:
Согласно первому закону движения Ньютона, движущийся объект останется в движении, если на него не действует другая сила.
Когда фургон замедляется, мяч стремится продолжить движение вперед, а трения между ним и полом фургона недостаточно, чтобы удержать мяч.
Итак, шар для боулинга катится к передней части фургона.

Решение задач на основе законов Ньютона
Законы движения описывают, как объекты движутся под действием различных типов сил. Эти силы могут быть связаны с любым физическим явлением, но их действие одинаково. Все силы изменяют импульс системы, на которую они действуют. Ньютон дал три закона, эти законы описывают взаимодействие между двумя объектами и силы между ними. Эти законы становятся строительным материалом для дальнейшей теории механики и движения. Давайте рассмотрим эти концепции и некоторые проблемы с ними.
Законы движения Ньютона
Сэр Исаак Ньютон был английским физиком и математиком, который сформулировал три закона движения, которые составляют основу классической механики. Эти законы по-прежнему дают точные предсказания, за исключением тел, движущихся со скоростью, сравнимой со скоростью света или размером с электрон. Это были первые законы, описывающие силы, действующие на тела, и движение тела, управляемое этими силами.
Первый закон Ньютона: закон инерции
Этот закон гласит, что если тело находится в состоянии покоя или движется прямолинейно с постоянной скоростью. Он будет двигаться прямолинейно с постоянной скоростью или останется в покое, пока на него не подействуют внешние силы. Это свойство любого объекта сопротивляться изменению своего состояния называется инерцией, и поэтому этот закон известен как Закон Инерции .
Второй закон Ньютона: закон силы и ускорения
Этот закон является количественным описанием изменений, происходящих при действии на тело внешней силы. Импульс тела определяется как произведение массы и скорости этого тела. Когда на тело действует сила, она вызывает изменение импульса тела или его направления, или того и другого. Это один из важнейших законов классической механики. Предполагая, что масса тела равна «m», закон определяется выражением
F = ma
Здесь F — сила, действующая на частицу, а «а» обозначает ускорение, создаваемое телом. Направление ускорения совпадает с направлением движения.
Третий закон Ньютона: закон действия и противодействия Этот закон также известен как закон действия-противодействия. Это позволяет нам объяснить такие явления, как статическое равновесие, когда все силы уравновешены, но это также применимо к телам в равномерном или ускоренном движении. Если суммарные силы, действующие на тело, равны, говорят, что тело находится в равновесии.
Примеры задач
Вопрос 1. Вычислите импульс мяча, брошенного со скоростью 10 м/с и массой 800 г.
Решение:
Приведено: M = 800G и V = 10 м/с
МОМОЛУМ приведен,
P = MV
Подключение значений в формуле
P = MV
. ⇒p = (800)(10)
⇒p = 8000 гм/с
⇒p = 8 × 10 ³ гм/с
Вопрос 2. Вычислить импульс мяча, брошенного со скоростью 10 м/с и весом 20 г.
Решение:
Приведено: M = 20G и V = 10 м/с
МОМОЛУМ приведен как,
P = MV
Подключение значений в составе
P = MV
. ⇒p = (20)(10)
⇒p = 200 гм/с
⇒p = 2 x 10 ² гм/с
Вопрос 3. На тело массой действует сила 20Н. 2 кг. Найдите полученное ускорение.
Ответ:
Дано:
м = 2 кг
F = 20 Н
Ускорение определяется как
F = ma
Подставляя значения,
F = ma = 920103 90
⇒ 10 м/с ² = a
Вопрос 4: На тело массой 5 кг действует сила 100 Н. Найдите полученное ускорение.
Ответ:
Дано:
м = 5 кг
F = 100 Н
Ускорение будет равно,
F = ma
Подстановка значений,
F = ma
⇒ 100 = (5)(a)
⇒ 20 м/с ² = a 9 02 A
902 body Масса 2 кг движется со скоростью 50 м/с. На него начинает действовать сила, и через 5 секунд его скорость становится равной 20 м/с. Найдите силу, действующую на тело.