เกรด 10 การปฏิบัติ
โจทย์ฟิสิกส์: ไดนามิกส์, เกรด 10
กฎของนิวตันและแรงพื้นฐาน
ที่นี่คุณสามารถอ่านเงื่อนไขและการวิเคราะห์โซลูชันได้โดยไม่ต้องมีบัญชี ในเครื่องจำลอง คุณต้องรวบรวมการวิเคราะห์เดียวกันด้วยตนเอง: สูตร "ที่ได้รับ" ลำดับขั้นตอนและคำตอบ
โจทย์
ตัวเลือกคำตอบมีไว้ตรวจสอบ ส่วนวิธีทำเปิดได้ใต้โจทย์แต่ละข้อ
โจทย์ข้อที่ 35
พลวัต: กฎของนิวตันต้องใช้แรงเท่าใดกับบล็อกตะกั่วของปริมาตร 40\,\text{см}^{3}เพื่อให้มันเคลื่อนที่ด้วยความเร่ง 5\,\text{м/с}^{2}? สปริงไดนาโมมิเตอร์จะยืดได้เท่าไร? 120\,\text{Н/м}ถ้าคุณแขวนบล็อกนี้จากมัน? ความหนาแน่นของตะกั่ว 11300 กก./ลบ.ม.; ในการทดลองครั้งแรก แรงที่ใช้จะเป็นผลลัพธ์
แสดงวิธีทำซ่อนวิธีทำ
- V
- 40\,\text{см}^{3}=40\cdot 10^{-6}\,\text{м}^{3}
- \rho
- 11{,}3\,\tfrac{\text{г}}{\text{см}^{3}}=11\,300\,\tfrac{\text{кг}}{\text{м}^{3}}
- a
- 5\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
- k
- 120\,\tfrac{\text{Н}}{\text{м}}
- g
- 10\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
F - ?\Delta \ell - ?
- m = \rho Vm = 11{,}3\,\tfrac{\text{г}}{\text{см}^{3}}\cdot 40\,\text{см}^{3}452\,\text{г} = 0{,}452\,\text{кг}
- F = maF = 0{,}452\,\text{кг}\cdot 5\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}F = 2{,}26\,\text{Н}
- F_{\text{т}} = mgF_{\text{т}} = 0{,}452\cdot 10F_{\text{т}} = 4{,}52\,\text{Н}
บล็อกเดียวกันนี้แขวนอยู่บนสปริง ดังนั้นจึงถูกยืดออกด้วยแรงโน้มถ่วง
- F_{\text{у}} = k\Delta\ell\ \Rightarrow\ \Delta\ell = \dfrac{F_{\text{т}}}{k}\Delta\ell = \dfrac{4{,}52\,\text{Н}}{120\,\tfrac{\text{Н}}{\text{м}}}0{,}0377\,\text{м} \approx 3{,}8\,\text{см}
ตอบF = 2{,}26\,\text{Н}\Delta\ell = 0{,}0377\,\text{м}
โจทย์ข้อที่ 36
พลวัต: กฎของนิวตันแรงส่งมวลให้ร่างกาย m_1 การเร่งความเร็ว a_1และวัตถุมีมวล m_2 - การเร่งความเร็ว a_2. แรงนี้จะส่งความเร่งเท่าใดให้กับวัตถุที่มีมวล m_1+m_2?
แสดงวิธีทำซ่อนวิธีทำ
- m_1
- m_1,\ a_1
- m_2
- m_2,\ a_2
a - ?
- m_1 = \dfrac{F}{a_1},\quad m_2 = \dfrac{F}{a_2}
แรงนั้นเท่ากัน ดังนั้นเราจึงแสดงมวลผ่านมัน
- m = m_1 + m_2 = \dfrac{F}{a_1} + \dfrac{F}{a_2} = \dfrac{F\left(a_1 + a_2\right)}{a_1 a_2}
- a = \dfrac{F}{m} = \dfrac{F\,a_1 a_2}{F\left(a_1 + a_2\right)}a = \dfrac{a_1 a_2}{a_1 + a_2}
ตอบa = \dfrac{a_1 a_2}{a_1 + a_2}
โจทย์ข้อที่ 37
พลวัต: พลังและความสมดุลบนเลื่อนที่มีมวลมาก 50\,\text{кг} การกระทำของแรงในแนวนอน 40\,\text{Н}. เลื่อนเลื่อนด้วยความเร่งเท่าใดหากค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานเท่ากับ 0{,}02?
แสดงวิธีทำซ่อนวิธีทำ
- m
- 50\,\text{кг}
- F
- 40\,\text{Н}
- \mu
- 0{,}02
a - ?
- F_{\text{тр}} = \mu m gF_{\text{тр}} = 0{,}02\cdot 50\cdot 10F_{\text{тр}} = 10\,\text{Н}
- F - F_{\text{тр}} = ma\ \Rightarrow\ a = \dfrac{F - F_{\text{тр}}}{m}a = \dfrac{40 - 10}{50}a = 0{,}6\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
ตอบa = 0{,}6\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
โจทย์ข้อที่ 38
พลวัต: กฎของนิวตันแรง 4\,\text{Н} เพิ่มความเร่งให้กับร่างกาย 1{,}25\,\text{м/с}^{2}. พลังใดที่จะให้ความเร่งแก่ร่างกายนี้? 3\,\text{м/с}^{2}?
แสดงวิธีทำซ่อนวิธีทำ
- F_1
- 4\,\text{Н}
- a_1
- 1{,}25\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
- a_2
- 3\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
F_2 - ?
- F_1 = ma_1\ \Rightarrow\ m = \dfrac{F_1}{a_1}m = \dfrac{4\,\text{Н}}{1{,}25\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}}m = 3{,}2\,\text{кг}
- F_2 = ma_2F_2 = 3{,}2\,\text{кг}\cdot 3\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}F_2 = 9{,}6\,\text{Н}
กล่าวโดยย่อ: F_1/F_2 = a_1/a_2 ดังนั้น F_2 = F_1 a_2 / a_1
ตอบF_2 = 9{,}6\,\text{Н}
โจทย์ข้อที่ 39
พลวัต: กฎของนิวตันจรวดที่มีมวลเท่ากับความเร่งเท่าใด 200\,\text{кг}หากแรงขับของเครื่องยนต์เท่ากัน 3\,\text{кН}?
แสดงวิธีทำซ่อนวิธีทำ
- m
- 200\,\text{кг}
- F_{\text{т}}
- 3\,\text{кН}=3000\,\text{Н}
- g
- 10\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
a - ?
- F_{\text{т}} - mg = ma\ \Rightarrow\ a = \dfrac{F_{\text{т}} - mg}{m}
ข้างบนคือแรงโน้มถ่วง ข้างล่างคือแรงโน้มถ่วง
- a = \dfrac{F_{\text{т}} - mg}{m}a = \dfrac{3000 - 200\cdot 10}{200}a = 5\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
ตอบa = 5\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
โจทย์ข้อที่ 40
พลวัต: พลังและความสมดุลโลกและดวงอาทิตย์ดึงดูดด้วยพลังอะไร? ยอมรับ M_{\text{З}}=6\cdot10^{24}\,\text{кг}, M_{\text{С}}=2\cdot10^{30}\,\text{кг}, r=1{,}5\cdot10^{11}\,\text{м}. เคเบิลเหล็กจะยึดโลกไว้ที่จุดแตกหักได้ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเท่าใด 500\cdot10^{6}\,\text{Па}?
แสดงวิธีทำซ่อนวิธีทำ
- M_{\text{З}}
- 6\cdot 10^{24}\,\text{кг}
- M_{\text{С}}
- 2\cdot 10^{30}\,\text{кг}
- r
- 150\cdot 10^{6}\,\text{км}=150\cdot 10^{9}\,\text{м}
- G
- 6{,}67\cdot 10^{-11}\,\tfrac{\text{Н}\cdot\text{м}^{2}}{\text{кг}^{2}}
- \sigma_{\text{пр}}
- 500\cdot 10^{6}\,\text{Па}
F - ?d - ?
- F = G\dfrac{M_{\text{З}}M_{\text{С}}}{r^{2}}F = \dfrac{6{,}67\cdot 10^{-11}\cdot 6\cdot 10^{24}\cdot 2\cdot 10^{30}}{\left(150\cdot 10^{9}\right)^{2}}F = 3{,}56\cdot 10^{22}\,\text{Н}
- \sigma_{\text{пр}} = \dfrac{F}{S}\ \Rightarrow\ S = \dfrac{F}{\sigma_{\text{пр}}}S = \dfrac{3{,}56\cdot 10^{22}}{500\cdot 10^{6}}S = 7{,}1\cdot 10^{13}\,\text{м}^{2}
- S = \dfrac{\pi d^{2}}{4}\ \Rightarrow\ d = \sqrt{\dfrac{4S}{\pi}}d = \sqrt{\dfrac{4\cdot 7{,}1\cdot 10^{13}}{3{,}14}}d = 9{,}5\cdot 10^{6}\,\text{м} = 9500\,\text{км}
ตอบF = 3{,}56\cdot 10^{22}\,\text{Н}d = 9{,}5\cdot 10^{6}\,\text{м}
โจทย์ข้อที่ 41
พลวัต: พลังและความสมดุลต่อน้ำหนักตัว 6\,\text{кг} แรงในแนวนอนกระทำกับโต๊ะแนวนอน ใช้ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสถิตและแรงเสียดทานแบบเลื่อนให้เท่ากัน 0{,}2. หาแรงในการเลื่อนและความเร่งสม่ำเสมอ 1{,}5\,\text{м/с}^{2}. จากนั้นจงหาความเร่งของวัตถุที่อยู่นิ่งในตอนแรกที่แรง 5\,\text{Н} และ 15\,\text{Н}.
แสดงวิธีทำซ่อนวิธีทำ
- m
- 6\,\text{кг}
- \mu
- 0{,}2
- a
- 1{,}5\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
- F'
- 5\,\text{Н}
- F''
- 15\,\text{Н}
F_1 - ?F_2 - ?a' - ?a'' - ?
- F_{\text{тр}} = \mu m gF_{\text{тр}} = 0{,}2\cdot 6\cdot 10F_1 = 12\,\text{Н}
- F_1 = F_{\text{тр}}F_1 = 12\,\text{Н}
สำหรับการเคลื่อนไหวที่สม่ำเสมอ การยึดเกาะจะรักษาสมดุลของการเสียดสี
- F_2 = F_{\text{тр}} + maF_2 = 12 + 6\cdot 1{,}5F_2 = 21\,\text{Н}
- F' = 5\,\text{Н} < F_{\text{тр}}a' = 0
ร่างกายจะไม่เคลื่อนไหว: แรงเสียดทานสถิต 5 นิวตันเกิดขึ้น
- a'' = \dfrac{F'' - F_{\text{тр}}}{m}a'' = \dfrac{15 - 12}{6}a'' = 0{,}5\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
ตอบF_1 = 12\,\text{Н}F_2 = 21\,\text{Н}a' = 0a'' = 0{,}5\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
โจทย์ข้อที่ 42
พลวัต: พลังและความสมดุลมวลของตุ้มน้ำหนักถูกแขวนไว้ที่ปลายคันโยกไร้น้ำหนัก 4\,\text{кг} และ 24\,\text{кг}. ระยะห่างจากศูนย์กลางถึงโหลดที่เล็กลง 60\,\text{см}. กำหนดความยาวของคันโยก
แสดงวิธีทำซ่อนวิธีทำ
- m_1
- 4\,\text{кг}
- m_2
- 24\,\text{кг}
- \ell_1
- 60\,\text{см}
\ell - ?
- m_1 g\,\ell_1 = m_2 g\,\ell_2
กฎของช่วงเวลาเกี่ยวกับศูนย์กลาง
- \ell_2 = \dfrac{m_1\ell_1}{m_2}\ell_2 = \dfrac{4\cdot 60}{24}\ell_2 = 10\,\text{см}
- \ell = \ell_1 + \ell_2\ell = 60 + 10\ell = 70\,\text{см}
ตอบ\ell = 70\,\text{см}
โจทย์ข้อที่ 43
พลวัต: พลังและความสมดุลลำแสงมวลที่เป็นเนื้อเดียวกัน 600\,\text{кг} อยู่บนสองรองรับ ส่วนรองรับอันหนึ่งจะอยู่ที่ปลายคาน ส่วนอีกอันจะอยู่ห่างจากปลายอีกด้านหนึ่งประมาณหนึ่งในสี่ ลำแสงกดบนส่วนรองรับด้วยแรงเท่าใด
แสดงวิธีทำซ่อนวิธีทำ
- m
- 600\,\text{кг}
- g
- 10\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
F_{\text{д}1} - ?F_{\text{д}2} - ?
- mg\cdot\dfrac{L}{2} = N_2\cdot\dfrac{3L}{4}
เราใช้ช่วงเวลาที่สัมพันธ์กับการสนับสนุนครั้งแรก จุดศูนย์ถ่วงอยู่ตรงกลางลำแสง
- N_2 = \dfrac{mg\cdot 4}{2\cdot 3} = \dfrac{2mg}{3}N_2 = \dfrac{2\cdot 600\cdot 10}{3}F_{\text{д}2} = 4000\,\text{Н}
- N_1 + N_2 = mg\ \Rightarrow\ N_1 = mg - N_2N_1 = 6000 - 4000F_{\text{д}1} = 2000\,\text{Н}
- F_{\text{д}1} = N_1,\quad F_{\text{д}2} = N_2F_{\text{д}1} = 2000\,\text{Н}\ \text{и}\ 4000\,\text{Н}
ตามกฎข้อที่สามของนิวตัน ลำแสงจะกดบนส่วนรองรับด้วยแรงเท่ากัน
ตอบF_{\text{д}1} = 2000\,\text{Н}F_{\text{д}2} = 4000\,\text{Н}
โจทย์ข้อที่ 44
พลวัต: กฎของนิวตันบุรุษแห่งมวล 80\,\text{кг} กดลงบนพื้นลิฟต์อย่างแรง 700\,\text{Н}. กำหนดขนาดและทิศทางความเร่งของลิฟต์
แสดงวิธีทำซ่อนวิธีทำ
- m
- 80\,\text{кг}
- F_{\text{д}}
- 700\,\text{Н}
- g
- 10\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
a - ?
- F_{\text{д}} < mg\quad\left(700 < 800\right)\vec{a}\ \text{направлено вниз}
คนกดน้อยกว่าน้ำหนักซึ่งหมายความว่าลิฟต์จะเร่งความเร็วหรือช้าลงเมื่อขึ้น
- N = F_{\text{д}} = 700\,\text{Н}
ตามกฎข้อที่สามของนิวตัน
- mg - N = ma\ \Rightarrow\ a = \dfrac{mg - N}{m}a = \dfrac{80\cdot 10 - 700}{80}a = 1{,}25\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
ตอบa = 1{,}25\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}\ \text{вниз}
โจทย์ข้อที่ 45
พลวัต: พลังและความสมดุลภายใต้อิทธิพลของแรงในแนวนอน 12\,\text{Н} บล็อกมวล 5\,\text{кг} เคลื่อนที่ด้วยความเร่ง 2\,\text{м/с}^{2}. กำหนดค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน
แสดงวิธีทำซ่อนวิธีทำ
- F
- 12\,\text{Н}
- m
- 5\,\text{кг}
- a
- 2\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
\mu - ?
- F - F_{\text{тр}} = ma\ \Rightarrow\ F_{\text{тр}} = F - maF_{\text{тр}} = 12 - 5\cdot 2F_{\text{тр}} = 2\,\text{Н}
- F_{\text{тр}} = \mu m g\ \Rightarrow\ \mu = \dfrac{F_{\text{тр}}}{mg}\mu = \dfrac{2}{5\cdot 10}\mu = 0{,}04
ในบรรทัดเดียว: mu = (F - ma)/(mg)
ตอบ\mu = 0{,}04
โจทย์ข้อที่ 46
พลวัต: พลังและความสมดุลมวลกาย 5\,\text{кг} ตกจากที่สูง 20\,\text{м} สำหรับ 2{,}1\,\text{с}. กำหนดแรงต้านของอากาศ ยอมรับ g=9{,}81\,\text{м/с}^{2}. ร่างกายถูกปล่อยออกมาโดยไม่มีความเร็วเริ่มต้น ในแบบจำลองนี้ ให้ถือว่าแรงต้านทานมีค่าคงที่
แสดงวิธีทำซ่อนวิธีทำ
- m
- 5\,\text{кг}
- h
- 20\,\text{м}
- t
- 2{,}1\,\text{с}
- g
- 9{,}81\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
F_{\text{с}} - ?
- h = \dfrac{at^{2}}{2}\ \Rightarrow\ a = \dfrac{2h}{t^{2}}a = \dfrac{2\cdot 20}{2{,}1^{2}}a = 9{,}07\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
ความเร่งที่แท้จริงน้อยกว่า g ซึ่งหมายความว่าอากาศทำให้ร่างกายช้าลง
- mg - F_{\text{с}} = ma\ \Rightarrow\ F_{\text{с}} = m\left(g - a\right)5\left(9{,}81 - 9{,}07\right)F_{\text{с}} = 3{,}7\,\text{Н}
ตอบF_{\text{с}} = 3{,}7\,\text{Н}
โจทย์ข้อที่ 47
พลวัต: กฎของนิวตันแรง 6\,\text{Н} เพิ่มความเร่งให้กับร่างกาย 0{,}4\,\text{м/с}^{2}. พลังใดที่จะให้ความเร่งแก่ร่างกายนี้? 5\,\text{м/с}^{2}?
แสดงวิธีทำซ่อนวิธีทำ
- F_1
- 6\,\text{Н}
- a_1
- 0{,}4\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
- a_2
- 5\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
F_2 - ?
- \dfrac{F_1}{F_2} = \dfrac{a_1}{a_2}\ \Rightarrow\ F_2 = \dfrac{F_1 a_2}{a_1}F_2 = \dfrac{6\cdot 5}{0{,}4}F_2 = 75\,\text{Н}
มวลของร่างกายเท่ากัน ดังนั้นแรงจึงเป็นสัดส่วนกับความเร่ง
ตอบF_2 = 75\,\text{Н}
โจทย์ข้อที่ 48
พลวัต: พลังและความสมดุลมวลกาย 2\,\text{кг} สไลด์บนพื้นผิวแนวนอน แรงในแนวนอนกระทำตามความเร็วของมัน 5\,\text{Н}. ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของการเลื่อนมีค่าเท่ากับ 0{,}4. หาเส้นโครงความเร่งไปสู่ทิศทางความเร็วก่อนที่วัตถุจะหยุด
แสดงวิธีทำซ่อนวิธีทำ
- m
- 2\,\text{кг}
- F
- 5\,\text{Н}
- \mu
- 0{,}4
- g
- 10\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
a_x - ?
- F - F_{\text{тр}} = ma_x\ \Rightarrow\ a_x = \dfrac{F - \mu m g}{m}\dfrac{5 - 0{,}4\cdot 2\cdot 10}{2} = \dfrac{5 - 8}{2}a_x = -1{,}5\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
- F < F_{\text{тр}}\ \Rightarrow\ a_x < 0
วัตถุกำลังไถลอยู่แล้ว แรงลัพธ์มีทิศตรงข้ามกับความเร็ว วัตถุจึงช้าลงจนหยุด เครื่องหมายลบขององค์ประกอบความเร่งแสดงการช้าลงนี้
ตอบa_x = -1{,}5\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
โจทย์ข้อที่ 49
พลวัต: พลังและความสมดุลค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานควรเป็นเท่าใดเพื่อให้ผู้ขับขี่รถจักรยานยนต์สามารถเลี้ยวโดยมีรัศมีได้ 50\,\text{м} ด้วยความเร็ว 36\,\text{км/ч}?
แสดงวิธีทำซ่อนวิธีทำ
- R
- 50\,\text{м}
- v
- 36\,\text{км/ч}=10\,\text{м/с}
- g
- 10\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
\mu - ?
- F_{\text{тр}} = \dfrac{mv^{2}}{R}
ในระหว่างการเลี้ยว แรงเสียดทานจะมีบทบาทเป็นแรงสู่ศูนย์กลาง
- \mu m g = \dfrac{mv^{2}}{R}\ \Rightarrow\ \mu = \dfrac{v^{2}}{gR}\mu = \dfrac{10^{2}}{10\cdot 50}\mu = 0{,}2
มวลลดลง - ผลลัพธ์ไม่ได้ขึ้นอยู่กับมัน
ตอบ\mu = 0{,}2
โจทย์ข้อที่ 50
พลวัต: กฎของนิวตันบุรุษแห่งมวล 50\,\text{кг} กดลงบนพื้นลิฟต์อย่างแรง 600\,\text{Н}. พิจารณาการฉายภาพความเร่งของลิฟต์ไปยังแกนตั้งที่พุ่งขึ้น
แสดงวิธีทำซ่อนวิธีทำ
- m
- 50\,\text{кг}
- F_{\text{д}}
- 600\,\text{Н}
- g
- 10\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
a - ?
- F_{\text{д}} > mg\quad\left(600 > 500\right)\vec{a}\ \text{направлено вверх}
- N = F_{\text{д}};\quad N - mg = ma\ \Rightarrow\ a = \dfrac{N - mg}{m}a = \dfrac{600 - 50\cdot 10}{50}a = 2\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
ตอบa = 2\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
โจทย์ข้อที่ 51
พลวัต: พลังและความสมดุลนักปั่นจักรยานควรเดินทางด้วยความเร็วเท่าใดเพื่อให้รัศมีความโค้งที่จุดสูงสุดของสะพาน 45\,\text{м} ดันสะพานด้วยแรงครึ่งหนึ่งของแรงโน้มถ่วงเหรอ?
แสดงวิธีทำซ่อนวิธีทำ
- R
- 45\,\text{м}
- F_{\text{д}}
- \dfrac{mg}{2}
- g
- 10\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
v - ?
- N = F_{\text{д}} = \dfrac{mg}{2}
ที่จุดสูงสุดของสะพาน แรงโน้มถ่วงและปฏิกิริยาของส่วนรองรับอยู่ในทิศทางตรงกันข้าม
- mg - N = ma_{\text{цс}},\quad a_{\text{цс}} = \dfrac{v^{2}}{R}
- mg - \dfrac{mg}{2} = \dfrac{mv^{2}}{R}\ \Rightarrow\ v = \sqrt{R\left(g - \dfrac{g}{2}\right)}\sqrt{45\left(10 - 5\right)} = \sqrt{225}v = 15\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}} = 54\,\tfrac{\text{км}}{\text{ч}}
ตอบv = 15\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}
โจทย์ข้อที่ 52
พลวัต: พลังและความสมดุลข้อใดคือแรงที่ยึดมวลของรถ 1200\,\text{кг} เมื่อถึงทางเลี้ยวมีรัศมี 250\,\text{м} ด้วยความเร็ว 90\,\text{км/ч}? ความเร็วสูงสุดที่สัมประสิทธิ์แรงเสียดทานคือเท่าใด 0{,}5?
แสดงวิธีทำซ่อนวิธีทำ
- m
- 1200\,\text{кг}
- R
- 250\,\text{м}
- v
- 90\,\text{км/ч}=25\,\text{м/с}
- \mu
- 0{,}5
F - ?v_{\max} - ?
- F = \dfrac{mv^{2}}{R}F = \dfrac{1200\cdot 25^{2}}{250}F = 3000\,\text{Н}
- \mu m g = \dfrac{mv_{\max}^{2}}{R}\ \Rightarrow\ v_{\max} = \sqrt{\mu g R}\sqrt{0{,}5\cdot 10\cdot 250} = \sqrt{1250}v_{\max} = 35{,}4\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}
ตอบF = 3000\,\text{Н}v_{\max} = 35{,}4\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}
โจทย์ข้อที่ 53
พลวัต: กฎของนิวตันลิฟต์กำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร่ง 2\,\text{м/с}^{2}. น้ำหนักกดลงบนพื้นอย่างแรง 2880\,\text{Н}. มวลของโหลดที่เป็นไปได้สองก้อนจะขึ้นอยู่กับทิศทางความเร่งคืออะไร?
แสดงวิธีทำซ่อนวิธีทำ
- a
- 2\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
- F_{\text{д}}
- 2880\,\text{Н}
- g
- 10\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
m_1 - ?m_2 - ?
- N = F_{\text{д}};\quad N - mg = ma_x\ \Rightarrow\ N = m\left(g + a_x\right)
สัญญาณของการเร่งความเร็วขึ้นอยู่กับว่าลิฟต์กำลังเร่งความเร็วไปที่ใด
- m_1 = \dfrac{N}{g + a}m_1 = \dfrac{2880}{10 + 2}m_1 = 240\,\text{кг}
การเร่งความเร็วพุ่งขึ้น - โอเวอร์โหลด, น้ำหนักมากขึ้น
- m_2 = \dfrac{N}{g - a}m_2 = \dfrac{2880}{10 - 2}m_2 = 360\,\text{кг}
การเร่งความเร็วมุ่งลง - ไร้น้ำหนักบางส่วน
ตอบm_1 = 240\,\text{кг}m_2 = 360\,\text{кг}
โจทย์ข้อที่ 62
พลวัต: พลังและความสมดุลมวลลูกบอล 500\,\text{г} แขวนอยู่บนด้ายยาว 80\,\text{см}. เขาถูกพาไป 90^{\circ} และปล่อยไป กำหนดความตึงด้ายที่จุดต่ำสุด
แสดงวิธีทำซ่อนวิธีทำ
- m
- 500\,\text{г}=0{,}5\,\text{кг}
- R = \ell
- 80\,\text{см}=0{,}8\,\text{м}
- g
- 10\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
T - ?
- mgh = \dfrac{mv^{2}}{2}\ \Rightarrow\ v = \sqrt{2gh}v = \sqrt{2\cdot 10\cdot 0{,}8}v = 4\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}}
ลูกบอลหดกลับ 90° ดังนั้นลูกบอลจึงลงมาตามความยาวของเกลียวพอดี
- T - mg = \dfrac{mv^{2}}{R}\ \Rightarrow\ T = m\left(g + \dfrac{v^{2}}{R}\right)0{,}5\left(10 + \dfrac{4^{2}}{0{,}8}\right)T = 15\,\text{Н}
ตอบT = 15\,\text{Н}
โจทย์ข้อที่ 147
กฎของนิวตันแรงลัพธ์ต่อวัตถุที่มีมวล 4 กิโลกรัมก็เท่ากับ 12 H. จงหาความเร่ง
แสดงวิธีทำซ่อนวิธีทำ
- m
- 4\,\text{кг}
- F
- 12\,\text{Н}
a - ?
- a=\frac{F}{m}a=\frac{12}{4}a=3\,\text{м/с}^{2}
เราหารแรงลัพธ์ ไม่ใช่แรงส่วนบุคคล ด้วยมวล
ตอบ3\,\text{м/с}^{2}
โจทย์ข้อที่ 148
กฎของนิวตันแรงลัพธ์ต่อวัตถุที่มีมวล 5 กิโลกรัมก็เท่ากับ 20 H. จงหาความเร่ง
แสดงวิธีทำซ่อนวิธีทำ
- m
- 5\,\text{кг}
- F
- 20\,\text{Н}
a - ?
- a=\frac{F}{m}a=\frac{20}{5}a=4\,\text{м/с}^{2}
เราหารแรงลัพธ์ ไม่ใช่แรงส่วนบุคคล ด้วยมวล
ตอบ4\,\text{м/с}^{2}
โจทย์ข้อที่ 149
กฎของนิวตันมวลกาย 3 กิโลกรัมถูกดึงไปทางขวาด้วยแรง 20 N แรงต้านทางด้านซ้ายคือ 5 H. ค้นหาโมดูลเร่งความเร็ว
แสดงวิธีทำซ่อนวิธีทำ
- m
- 3\,\text{кг}
- F_1
- 20\,\text{Н}
- F_2
- 5\,\text{Н}
a - ?
- F=F_1-F_2F=20 - 5F=15\,\text{Н}
เราเลือกทิศทางบวกไปทางขวา
- a=\frac{F}{m}a=\frac{15}{3}a=5\,\text{м/с}^{2}
เราใช้กฎของนิวตันกับผลลัพธ์
ตอบ5\,\text{м/с}^{2}
โจทย์ข้อที่ 150
กฎของนิวตันมวลกาย 4 กิโลกรัมถูกดึงไปทางขวาด้วยแรง 30 N แรงต้านทางด้านซ้ายคือ 6 H. ค้นหาโมดูลเร่งความเร็ว
แสดงวิธีทำซ่อนวิธีทำ
- m
- 4\,\text{кг}
- F_1
- 30\,\text{Н}
- F_2
- 6\,\text{Н}
a - ?
- F=F_1-F_2F=30 - 6F=24\,\text{Н}
เราเลือกทิศทางบวกไปทางขวา
- a=\frac{F}{m}a=\frac{24}{4}a=6\,\text{м/с}^{2}
เราใช้กฎของนิวตันกับผลลัพธ์
ตอบ6\,\text{м/с}^{2}
โจทย์ข้อที่ 151
กฎของนิวตันมวลกาย 2 กก. พักอยู่ มีการใช้แรงแนวนอนคงที่กับมัน 14 N ที่แรงต้านทานคงที่ 4 N. หาทางข้างหลัง 4 ส.
แสดงวิธีทำซ่อนวิธีทำ
- m
- 2\,\text{кг}
- F
- 14\,\text{Н}
- R
- 4\,\text{Н}
- t
- 4\,\text{с}
S - ?
- F_{\text{рез}}=F-RF_{\text{рез}}=14 - 4F_{\text{рез}}=10\,\text{Н}
ลบกำลังฝ่ายตรงข้าม
- a=\frac{F_{\text{рез}}}{m}a=\frac{10}{2}a=5\,\text{м/с}^{2}
มวลเกี่ยวข้องกับแรงและความเร่ง
- S=\frac{at^2}{2}S=\frac{5 \cdot {4}^{2}}{2}S=40\,\text{м}
ความเร็วเริ่มต้นเป็นศูนย์ ความเร่งคงที่
ตอบ40\,\text{м}
โจทย์ข้อที่ 152
กฎของนิวตันมวลกาย 3 กก. พักอยู่ มีการใช้แรงแนวนอนคงที่กับมัน 21 N ที่แรงต้านทานคงที่ 9 N. หาทางข้างหลัง 5 ส.
แสดงวิธีทำซ่อนวิธีทำ
- m
- 3\,\text{кг}
- F
- 21\,\text{Н}
- R
- 9\,\text{Н}
- t
- 5\,\text{с}
S - ?
- F_{\text{рез}}=F-RF_{\text{рез}}=21 - 9F_{\text{рез}}=12\,\text{Н}
ลบกำลังฝ่ายตรงข้าม
- a=\frac{F_{\text{рез}}}{m}a=\frac{12}{3}a=4\,\text{м/с}^{2}
มวลเกี่ยวข้องกับแรงและความเร่ง
- S=\frac{at^2}{2}S=\frac{4 \cdot {5}^{2}}{2}S=50\,\text{м}
ความเร็วเริ่มต้นเป็นศูนย์ ความเร่งคงที่
ตอบ50\,\text{м}
โจทย์ข้อที่ 153
แรงและสมดุลมวลกาย 4 กก. เลื่อนในแนวนอน ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน 0{,}2, g = 10 เมตร/วินาที² ค้นหาแรงเสียดทานหากไม่มีแรงในแนวดิ่งอื่น
แสดงวิธีทำซ่อนวิธีทำ
- m
- 4\,\text{кг}
- u
- 0{,}2\,\text{безразм.}
- g
- 10\,\text{м/с}^{2}
F_{\text{тр}} - ?
- F_{\text{тр}}=\mu mgF_{\text{тр}}=0{,}2 \cdot 4 \cdot 10F_{\text{тр}}=8\,\text{Н}
ปฏิกิริยาปกติคือมก.
ตอบ8\,\text{Н}
โจทย์ข้อที่ 154
แรงและสมดุลมวลกาย 6 กก. เลื่อนในแนวนอน ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน 0{,}3, g = 10 เมตร/วินาที² ค้นหาแรงเสียดทานหากไม่มีแรงในแนวดิ่งอื่น
แสดงวิธีทำซ่อนวิธีทำ
- m
- 6\,\text{кг}
- u
- 0{,}3\,\text{безразм.}
- g
- 10\,\text{м/с}^{2}
F_{\text{тр}} - ?
- F_{\text{тр}}=\mu mgF_{\text{тр}}=0{,}3 \cdot 6 \cdot 10F_{\text{тр}}=18\,\text{Н}
ปฏิกิริยาปกติคือมก.
ตอบ18\,\text{Н}
โจทย์ข้อที่ 155
แรงและสมดุลลิฟต์เร่งความเร็วขึ้นด้วยความเร่ง 2 เมตร/วินาที² น้ำหนักผู้โดยสาร 60 กก. ก. = 10 เมตร/วินาที² ค้นหาน้ำหนักของผู้โดยสาร
แสดงวิธีทำซ่อนวิธีทำ
- a
- 2\,\text{м/с}^{2}
- m
- 60\,\text{кг}
- g
- 10\,\text{м/с}^{2}
P - ?
- F=maF=60 \cdot 2F=120\,\text{Н}
ผลลัพธ์พุ่งขึ้นด้านบน
- P=mg+maP=60 \cdot 10 + 120P=720\,\text{Н}
ปฏิกิริยารองรับมีมากกว่าแรงโน้มถ่วงโดยแม่
ตอบ720\,\text{Н}
โจทย์ข้อที่ 156
แรงและสมดุลลิฟต์เร่งความเร็วขึ้นด้วยความเร่ง 3 เมตร/วินาที² น้ำหนักผู้โดยสาร 70 กก. ก. = 10 เมตร/วินาที² ค้นหาน้ำหนักของผู้โดยสาร
แสดงวิธีทำซ่อนวิธีทำ
- a
- 3\,\text{м/с}^{2}
- m
- 70\,\text{кг}
- g
- 10\,\text{м/с}^{2}
P - ?
- F=maF=70 \cdot 3F=210\,\text{Н}
ผลลัพธ์พุ่งขึ้นด้านบน
- P=mg+maP=70 \cdot 10 + 210P=910\,\text{Н}
ปฏิกิริยารองรับมีมากกว่าแรงโน้มถ่วงโดยแม่
ตอบ910\,\text{Н}
โจทย์ข้อที่ 157
แรงและสมดุลความแข็งของสปริง 200 N/m ยืดออกโดย 0{,}1 m และดึงก้อนวัตถุในแนวราบ ก้อนวัตถุมีมวล 2 kg ซึ่งไถลตามทิศของแรงสปริง สัมประสิทธิ์ความเสียดทานคือ 0{,}2, g = 10 เมตร/วินาที² จงหาความเร่ง ณ เวลานี้
แสดงวิธีทำซ่อนวิธีทำ
- k
- 200\,\text{Н/м}
- x
- 0{,}1\,\text{м}
- m
- 2\,\text{кг}
- u
- 0{,}2\,\text{безразм.}
- g
- 10\,\text{м/с}^{2}
a - ?
- F=kxF=200 \cdot 0{,}1F=20\,\text{Н}
แรงยืดหยุ่นขณะพิจารณา
- R=\mu mgR=0{,}2 \cdot 2 \cdot 10R=4\,\text{Н}
แรงเสียดทานมีทิศทางกับการเลื่อน
- a=\frac{F-R}{m}a=\frac{(20 - 4)}{2}a=8\,\text{м/с}^{2}
เราพบความเร่งทันทีโดยใช้ผลลัพธ์
ตอบ8\,\text{м/с}^{2}
โจทย์ข้อที่ 158
แรงและสมดุลความแข็งของสปริง 300 N/m ยืดออกโดย 0{,}12 m และดึงก้อนวัตถุในแนวราบ ก้อนวัตถุมีมวล 3 kg ซึ่งไถลตามทิศของแรงสปริง สัมประสิทธิ์ความเสียดทานคือ 0{,}2, g = 10 เมตร/วินาที² จงหาความเร่ง ณ เวลานี้
แสดงวิธีทำซ่อนวิธีทำ
- k
- 300\,\text{Н/м}
- x
- 0{,}12\,\text{м}
- m
- 3\,\text{кг}
- u
- 0{,}2\,\text{безразм.}
- g
- 10\,\text{м/с}^{2}
a - ?
- F=kxF=300 \cdot 0{,}12F=36\,\text{Н}
แรงยืดหยุ่นขณะพิจารณา
- R=\mu mgR=0{,}2 \cdot 3 \cdot 10R=6\,\text{Н}
แรงเสียดทานมีทิศทางกับการเลื่อน
- a=\frac{F-R}{m}a=\frac{(36 - 6)}{3}a=10\,\text{м/с}^{2}
เราพบความเร่งทันทีโดยใช้ผลลัพธ์
ตอบ10\,\text{м/с}^{2}
ทฤษฎีเบื้องหลังโจทย์เหล่านี้
กลับไปทบทวนหัวข้อ หากโจทย์ยังไม่ยอมแพ้
สูตรตามหัวข้อ
ค้นสัญลักษณ์และหน่วยวัดได้ในคู่มืออ้างอิง