3 ος νόμος του Νεύτωνα Δυνάμεις επαφής δυνάμεις από απόσταση

Transcript

1 3 ος νόμος του Νεύτωνα Δυνάμεις επαφής δυνάμεις από απόσταση ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΛΕΙΣΤΟΥ ΤΥΠΟΥ 1. Ποια από τις παρακάτω προτάσεις είναι η σωστή; Με βάση τον 3 ο νόμο του Νεύτωνα, όταν δυο σώματα αλληλεπιδρούν και το πρώτο ασκεί δύναμη στο δεύτερο, τότε το δεύτερο σώμα: α. ξεκινά να κινείται χωρίς να ασκήσει δύναμη στο πρώτο. β. ασκεί στο πρώτο ίσου μέτρου δύναμη με αυτή που δέχεται και αντίθετης φοράς. γ. ασκεί στο πρώτο δύναμη που είναι διπλασία της δύναμης που δέχεται. δ. ασκεί ίση δύναμη στο πρώτο με αυτή που δέχεται. 2. Δυο μπάλες (1) και (2) με μάζες m και m (m > m ) αντίστοιχα κινούνται με αντίστοιχα κινούνται με αντίθετη φορά και συγκρούονται. Ποια από τις επόμενες προτάσεις είναι η σωστή; Κατά τη διάρκεια της σύγκρουσης: α. η μπάλα (1) ασκεί μεγαλύτερη δύναμη στη μπάλα (2) εξαιτίας της μεγαλύτερης μαζας που έχει. β. παρόλο που η μπάλα (2) έχει μικρότερη μάζα, ασκεί μεγαλύτερη δύναμη στη μπάλα (1). γ. οι δυο μπάλες δέχονται η μια από την άλλη ίσες δυνάμεις. δ. οι δυο μπάλες δέχονται η μια από την άλλη αντίθετες δυνάμεις. 3. Μικρό σώμα είναι ακίνητο σε οριζόντιο δάπεδο. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές και ποιες λανθασμένες; α. η δύναμη που δέχεται το σώμα από το δάπεδο είναι δύναμη επαφής. β. η ακινησία του σώματος είναι συνέπεια της αρχής δράσης αντίδρασης γ. το δάπεδο δέχεται δύναμη από το σώμα που είναι κατακόρυφη με φορά προς τα κάτω. δ. το σώμα δέχεται από το δάπεδο μια δύναμη που είναι η αντίδραση του βάρους του.

2 4. Ένας ποδοσφαιριστής δίνει πάσα σ ένα συμπαίκτη του και η μπάλα κινείται πάνω στο χόρτο. Ποιά από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή; Η συνιστάμενη των δυνάμεων που άσκησε ο ποδοσφαιριστής στην μπάλα και η μπάλα στον ποδοσφαιριστή: α. έχει μέτρο ίσο με μηδέν β. δεν υφίσταται, αφού οι δυο αυτές δυνάμεις ασκούνται σε διαφορετικά σώματα. γ. έχει τη φορά της κίνησης της μπάλας. δ. έχει διεύθυνση καθετή στη διεύθυνση της κίνησης της μπάλας. 5. Ποιες από τις επόμενες προτάσεις είναι σωστές και ποιες λανθασμένες; α. ο νόμος δράσης αντίδρασης ισχύει μόνο για τις δυνάμεις επαφής. β. το βάρος είναι δύναμη από απόσταση. γ. οι δυνάμεις στη φύση εμφανίζονται κατά ζεύγη, εκτός από την περίπτωση του βάρους. δ. η τριβή είναι δύναμη επαφής. 6. Σώμα εκτελεί ελεύθερη πτώση από μεγάλο ύψος. Ποιες από τις επόμενες προτάσεις είναι σωστές και ποιες λανθασμένες; Η δύναμη που ασκεί το σώμα στη Γη: α. έχει μέτρο πολύ μικρότερο από το βάρος του σώματος. β. είναι ίση με μηδέν, αφού δεν ακουμπά στην επιφάνειά της. γ. είναι αντίθετη του βάρους του σώματος. δ. δεν μπορεί να προσδώσει μετρήσιμη επιτάχυνση στη Γη, διότι η μάζα της Γης είναι τεραστία. 7. Ποιες από τις επόμενες προτάσεις είναι σωστές και ποιες λανθασμένες; α. σε μια σύγκρουση ενός φορτηγού και ενός ποδηλάτου οι δυνάμεις που ασκήθηκαν μεταξύ του φορτηγού και του ποδηλάτου έχουν ίσα μέτρα.

3 β. οι δυνάμεις δράσης αντίδρασης εμφανίζονται μόνο όταν τα σώματα είναι ακίνητα. γ. η αρχή δράσης αντίδρασης ισχύει μόνο για δυο σώματα που έχουν την ίδια μάζα. δ. όταν χτυπάμε το χέρι μας στον τοίχο, ο τοίχος ασκεί μεγαλύτερη δύναμη στο χέρι μας από αυτή που δέχεται. 8. Ένα βιβλίο τοποθετείται πάνω στο τραπέζι και παραμένει ακίνητο. Ποιες από τις επόμενες προτάσεις είναι σωστές και ποιες λανθασμένες; α. η αντίδραση του βιβλίου στη δράση της δύναμης του τραπεζιού είναι μια δύναμη ίση με το βάρος του. β. η δύναμη που δέχεται το βιβλίο από το τραπέζι είναι μεγαλύτερη της δύναμης που ασκεί το τραπέζι στο βιβλίο. γ. το τραπέζι και το βιβλίο δεν κινούνται το ένα σε σχέση με το άλλο διότι η δράση του βιβλίου εξουδετερώνει την αντίδραση του τραπεζιού. δ. το βιβλίο δέχεται δυο δυνάμεις που έχουν συνιστάμενη ίση με μηδέν. 9. Ποιες από τις επόμενες προτάσεις είναι σωστές και ποιες λανθασμένες; α. οι δυνάμεις μεταξύ ηλεκτρικών φορτίων είναι δυνάμεις από απόσταση. β. Η τάση του νήματος είναι δύναμη επαφής. γ. Το βάρος ενός σώματος είναι δύναμη από απόσταση. δ. Η δύναμη της άνωσης είναι δύναμη επαφής. 10. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές; α. Η δράση είναι μεγαλύτερη από την αντίδραση. β. Η δράση και η αντίδραση είναι ομορροπες. γ. Η δράση και η αντίδραση δρουν σε διαφορετικά σώματα. δ. Δεν έχει νόημα να μιλάμε για συνιστάμενη της δράσης και της αντίδρασης. ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

4 Τρίτος νόμος του Νεύτωνα. 1.Στο διπλανό σχήμα φαίνεται ένα σώμα μάζας m = 1 kg το οποίο ισορροπεί ακίνητο στο οριζόντιο έδαφος. α) Να σχεδιάσετε τις δύο δυνάμεις που δέχεται το σώμα και να υπολογίσετε τα μέτρα τους. Είναι οι δύο αυτές δυνάμεις η δράση και η αντίδραση της; β) Να σχεδιάσετε τη δύναμη που δέχεται το έδαφος από υο σώμα και να υπολογίσετε το μέτρο της. Δίνεται η επιτάχυνση της βαρύτητας g = 10 m/s 2.. Λύση α) Το σώμα δέχεται δύο δυνάμεις: i. Το βάρος του Β, που είναι δύναμη από απόσταση, την ασκεί ο πλανήτης Γη και έχει μέτρο: B = mg ή B = 10 Ν ii. Την κάθετη αντίδραση του δαπέδου Ν που είναι δύναμη επαφής και την ασκεί το έδαφος. Αφού το σώμα ισορροπεί ακίνητο, ισχύει: ΣF = 0 ή Ν Β = 0 ή Ν = 10 Ν Οι δύο αυτές δυνάμεις δεν είναι η δράση και η αντίδρασή της γιατί αυτές ασκούνται πάντοτε σε διαφορετικά σώματα, ενώ στην περίπτωση μας η Β και η Ν ασκούνται στο ίδιο σώμα. Παρατήρηση: Το βάρος Β είναι δύναμη από απόσταση, δηλαδή δεν έχει σημασία αν το σώμα ακουμπά στην επιφάνεια της Γης ή όχι, και την ασκεί στο σώμα ο πλανήτης Γη. Η κάθετη αντίδραση του δαπέδου Ν είναι δύναμη επαφής και την ασκεί στο σώμα το επίπεδο στο οποίο εφάπτεται το σώμα. Η δράση και η αντίδρασή της ασκούνται πάντοτε σε διαφορετικά σώματα.

5 β) Το σώμα δέχεται από το έδαφος τη δύναμη Ν. Σύμφωνα με την αρχή της δράσης αντίδρασης, και το σώμα θα ασκεί στο έδαφος μια ίσου μέτρου και αντίθετης κατεύθυνσης δύναμη μέτρου (Ν ). Συνεπώς είναι Ν = Ν = 10 Ν και η κατεύθυνσή της φαίνεται στο διπλανό σχήμα. Παρατηρήσεις 1. Η αντίδραση του βάρους ενός σώματος (Β ) είναι μια δύναμη που ασκείται από το σώμα στον πλανήτη Γη και είναι αντίθετη του βάρους. Τη δύναμη αυτή τη σχεδιάζουμε να ασκείται στο κέντρο της Γης. 2. Η κάθετη αντίδραση Ν του δαπέδου έχει διεύθυνση που είναι πάντοτε κάθετη στην επιφάνεια στην οποία εφάπτεται το σώμα. 2. Ένα σώμα μάζας m = 1 kg τοποθετείται στο πάτωμα ενός ανελκυστήρα, ο οποίος μπορεί να κινείται κατακόρυφα. α) Να υπολογίσετε το μέτρο της δύναμης που δέχεται το σώμα από το πάτωμα, καθώς και το μέτρο της δύναμης που δέχεται το πάτωμα από το σώμα στις περιπτώσεις όπου: i. ο ανελκυστήρας ανεβαίνει με σταθερή ταχύτητα, ii. ο ανελκυστήρας ανεβαίνει με σταθερή επιτάχυνση μέτρου 4 m/s 2, iii. ο ανελκυστήρας κατεβαίνει με σταθερή επιτάχυνση μέτρου 8 m/s 2. Να περιγράψετε τι θα συμβεί στο σώμα αν κοπεί το σχοινί του ανελκυστήρα και αυτός πέφτει εκτελώντας ελεύθερη πτώση.δίνεται η επιτάχυνση της βαρύτητας g = 10 m/s 2. Θεωρήστε αμελητέα την αντίσταση του αέρα.

6 Λύση α) Επειδή το σώμα βρίσκεται μέσα στον ανελκυστήρα και είναι ακίνητο σε σχέση με αυτόν, όποια κίνηση εκτελεί ο ανελκυστήρας ως προς έναν ακίνητο παρατηρητή έξω από τον ανελκυστήρα, την ίδια ακριβώς κίνηση θα εκτελεί και το σώμα. i. Ο ανελκυστήρας ανεβαίνει με σταθερή ταχύτητα. Το σώμα εκτελεί ευθύγραμμη ομαλή κίνηση (υ = σταθ). Συνεπώς: ΣF = 0 ή Ν mg = 0 ή Ν = 10 Ν Το πάτωμα του ανελκυστήρα δέχεται δύναμη Ν από το σώμα που είναι η αντίδραση της Ν. Άρα: Ν = 10 Ν ii. Ο ανελκυστήρας ανεβαίνει με σταθερή επιτάχυνση α. Με την ίδια επιτάχυνση θα ανεβαίνει και το σώμα μάζας m. Συνεπώς η αντίδραση Ν δεν μπορεί να είναι κατά μέτρο ίση με το βάρος. Για το σώμα έχουμε: ΣF = ma ή Είναι a = +4 m/s ή Ν mg = ma Ν = mg + ma Ν = 14 Ν Αντίστοιχα, η δύναμη Ν που δέχεται το πάτωμα του ανελκυστήρα από το σώμα έχει φορά προς τα κάτω και μέτρο: Ν = 14 Ν Παρατήρηση: Η κάθετη αντίδραση Ν έχει διαφορετικό μέτρο από το βάρος όταν το σώμα βρίσκεται μέσα ή πάνω σε άλλο σώμα το οποίο επιταχύνεται ή επιβραδύνεται κατακόρυφα.

7 iii. Ο ανελκυστήρας κατεβαίνει με σταθερή επιτάχυνση α. Για το σώμα έχουμε: ΣF = ma ή Ν mg = ma ή Ν = mg + ma Όμως a = 8 m/s. Άρα: Ν = 2 Ν Η δύναμη Ν που δέχεται το πάτωμα του ανελκυστήρα από το σώμα έχει φορά προς τα κάτω και μέτρο: Ν = 2 Ν β) Στην περίπτωση που κοπεί το σχοινί του ανελκυστήρα, αυτός θ αρχίσει να εκτελεί ελεύθερη πτώση, Συνεπώς θα κινείται με επιτάχυνση μέτρου g με φορά προς τα κάτω. Για το σώμα έχουμε: ΣF = ma ή Ν Β = ma Όμως a = g. Άρα: Ν = mg mg ή Ν = 0 Παρατήρηση: Το σώμα χάνει την επαφή με το δάπεδο όταν Ν = 0 Άρα το σώμα θα χάσει την επαφή του με το δάπεδο και αν το σηκώσουμε λίγο από τη θέση του, θα αιωρείται σε σχέση με το δάπεδο στη νέα του θέση, χωρίς να πέφτει σε αυτό (συνθήκες βαρύτητας).

8 ΦΥΣΙΚΗ Α ΛΥΚΕΙΟΥ Φύλλο ΑΣΚΗΣΕΩΝ Νο:019 3 ος Νόμος του Νεύτωνα 01. Τα παρακάτω σώματα ισορροπούν. Να σχεδιαστούν και να υπολογιστούν όλες οι δυνάμεις που ασκούνται. Δίνονται m 1 =1,5Kg, m 2 =3,2Kg και g=10m/s 2. m 1 m Τα παρακάτω σώματα ισορροπούν το ένα πάνω στο άλλο. Να σχεδιαστούν και να υπολογιστούν όλες οι δυνάμεις που ασκούνται. Δίνονται m 1 =2Kg, m 2 =3Kg και g=10m/s 2. m 1 m Στο διπλανό σχήμα τα σώματα ισορροπούν κατακόρυφα το ένα κάτω από το άλλο δεμένα με λεπτό αβαρές και μη εκτατό νήμα. Να σχεδιαστούν και να υπολογιστούν όλες οι δυνάμεις που ασκούνται. Δίνονται m 1 =1Kg, m 2 =5Kg και g=10m/s 2. m 2 m Στο διπλανό σχήμα τα σώματα ισορροπούν. Να σχεδιαστούν και να υπολογιστούν όλες οι δυνάμεις που ασκούνται. Στην τροχαλία και στο οριζόντιο δάπεδο δεν εμφανίζονται τριβές. Δίνονται m 1 =2Kg, m 2 =3Kg και g=10m/s 2. m Στο διπλανό σχήμα τα σώματα ισορροπούν. Η παραμόρφωση του ελατηρίου είναι 2cm. Να υπολογιστεί η σταθερά επαναφοράς Κ του ελατηρίου. Στην τροχαλία και στο οριζόντιο δάπεδο δεν εμφανίζονται τριβές. Δίνονται m=5kg και g=10m/s 2. Κ m 2 m

9