Siła - Akademia Morska w Gdyni

mgr Kamila Rudź
Akademia Morska w Gdyni
Siła – zasady dynamiki Newtona
1. Na rysunku poniżej widać schemat spadkownicy Atwooda, służącej do demonstracji ruchu jednostajnie
przyspieszonego. Dwa klocki połączone są liną o zaniedbywalnej masie, przerzuconą przez bloczek,
którego masę i tarcie również możemy pominąć. Znajdź naciąg nici i przyspieszenie obu klocków.
2. Trzy klocki połączone liną o zaniedbywalnej masie są ciągnięte w prawo po poziomym stole z siłą 65 N.
Znajdź przyspieszenie układu oraz naprężenia liny między klockami A i B, B i C oraz za klockiem C,
jeśli mA = 12 kg, mB = 24 kg a mC = 31 kg w przypadku gdy:
a) nie ma tarcia,
b) współczynnik tarcia klocków o stół wynosi 0.3.
3. Klocek o masie 5 kg jest ciągnięty na linie wzdłuż poziomej idealnie gładkiej powierzchni z siłą 12 N pod
kątem 25°.
a) Jaka jest wartość przyspieszenia klocka?
b) Wartość siły stopniowo wzrasta. Ile będzie wynosić tuż przed całkowitym uniesieniem klocka
z powierzchni?
c) Ile wyniesie przyspieszenie klocka tuż przed całkowitym uniesieniem klocka z powierzchni?
4. Oblicz naprężenie liny układu klocków połączonych jak na rysunku, gdy:
a) brak tarcia,
b) współczynnik tarcia wynosi 0.1.
Masa liny oraz masa i tarcie bloczka są zaniedbywalnie małe.
Znajdź przyspieszenie układu mas w przypadku, gdy masy zostaną zamienione miejscami.
5. Łańcuch składający się z pięciu ogniw, każde o masie 0.1 kg, jest unoszony w górę ze stałym
przyspieszeniem o wartości 2.5 m/s2. Znajdź wartości sił pomiędzy:
a) pierwszym a drugim ogniwem (licząc od dołu),
b) drugim a trzecim ogniwem,
c) trzecim a czwartym ogniwem,
d) czwartym a piątym ogniwem,
e) na szczycie piątego ogniwa,
f) wypadkową siłę przyspieszającą każde ogniwo.
6. Chłopiec wchodzi na szczyt stojących w miejscu ruchomych schodów w ciągu 90 s. Stojąc na
ruszających się schodach zostaje on wwieziony na górę w ciągu 60 s. Jak długo wchodziłby ten
chłopiec po schodach jadących w górę?
7. Wagon pociągu rozpędzono do prędkości 2 m/s. Jaką drogę przejedzie ten wagon do chwili
zatrzymania? Współczynnik tarcia kół pociągu o szyny jest równy 0,005.
1
mgr Kamila Rudź
Akademia Morska w Gdyni
8. Oblicz naprężenie liny między klockami połączonymi jak na rysunku, gdy:
a) brak tarcia,
b) współczynnik tarcia wynosi µ.
Masa liny oraz masa i tarcie bloczka są zaniedbywalnie małe.
9. Oblicz naprężenie liny między klockami połączonymi nieważką nicią jak na rysunku, gdy:
c) brak tarcia,
d) współczynnik tarcia wynosi µ.
Masa i tarcie bloczków są zaniedbywalnie małe.
10. W wagonie poruszającym się poziomo z pewnym przyspieszeniem wisi na nici ciężarek o masie 100 g.
Nić odchylona jest od pionu o kąt 15°. Oblicz przyspieszenie wagonu i siłę napinającą nić.
11. Jaką wartość ma średnia siła oporu powietrza, jeżeli swobodnie spadający przedmiot o masie 2 kg
porusza się z przyspieszeniem o wartości 8 m/s2 ?
12. Kapsuła ratownicza o masie 10 kg zrzucona z helikoptera zawieszonego na wysokości 5 km osiągnęła
przy upadku prędkość 40 m/s. Oblicz średnią siłę oporów ruchu.
13. Jaka jest siła uderzenia kija bejsbolowego w piłkę, jeśli jej masa wynosi 0,14 kg, prędkość 30 m/s, a po
uderzeniu kijem prędkość piłki wynosi 40 m/s? Czas kontaktu piłki z kijem wynosi 0,2 s.
14. Samochód o masie 1 t wjeżdża na most z prędkością 72 km/h. Oblicz, jaka siła nacisku działa na most,
gdy samochód przejeżdża przez jego środek, jeżeli promień krzywizny środkowej części mostu wynosi
100 m, gdy:
a) most jest wypukły,
b) most jest wklęsły.
15. Określ maksymalną prędkość, z jaką może jechać pojazd po płaskim zakręcie o promieniu krzywizny
25 m, jeżeli współczynnik przyczepności poprzecznej wynosi 0,9.
16. Gęstość mokrego śniegu wynosi 800 kg/m3. Jaki nacisk wywiera warstwa śniegu o grubości 25 cm na
płaski dach o powierzchni 80 m2?
17. Gęstość złota wynosi około 20 t/m3. Jaki w przybliżeniu procent wagi traci złoto zanurzone w wodzie?
18. Jaką siłę nośną ma 1 m3 helu używanego do napełniania balonów, jeżeli wiadomo, że gęstość helu
względem powietrza wynosi 0.137, a 1 m3 powietrza waży ok. 1.3 kg?
19. Student o masie m = 75 kg postanowił sprawdzić wskazania wagi sprężynowej w windzie. Co pokaże
waga w następujących przypadkach:
a) Winda jedzie ruchem jednostajnym,
b) Winda rusza w dół z przyspieszeniem a = 5 m/s2,
c) Winda rusza w górę z przyspieszeniem a = 5 m/s2,
d) Winda jadąc w dół hamuje z przyspieszeniem a = 5 m/s2,
e) Winda jadąc w górę hamuje z przyspieszeniem a = 5 m/s2.
2