Ένας μάγος τραβά ένα τραπεζομάντιλο από κάτω των 200g κούπα που βρίσκεται 30cm στην άκρη της γης το ύφασμα ασκεί δύναμη τριβής 0.10n και τραβιέται με συνεχή επιτάχυνση;
1. Κατανοήστε τις εμπλεκόμενες δυνάμεις:
* βάρος της κούπας: Η κούπα έχει μάζα 200g (0,2 kg), οπότε το βάρος της (δύναμη λόγω βαρύτητας) είναι:
* Βάρος (w) =μάζα (m) * επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (g) =0,2 kg * 9,8 m/s2 =1,96 n
* Δύναμη τριβής: Το τραπεζομάντιλο ασκεί δύναμη τριβής 0,10 n στην κούπα.
* καθαρή δύναμη: Η καθαρή δύναμη που ενεργεί στην κούπα είναι η διαφορά μεταξύ του βάρους και της δύναμης τριβής. Δεδομένου ότι η τριβή αντιτίθεται στην κίνηση, την αφαιρέσουμε από το βάρος:
* Καθαρή δύναμη (F_NET) =Βάρος (W) - Δύναμη τριβής (F) =1,96 N - 0,10 N =1,86 N
2. Υπολογίστε την επιτάχυνση:
* Ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα: Ο δεύτερος νόμος κίνησης του Νεύτωνα δηλώνει ότι η καθαρή δύναμη που ενεργεί σε ένα αντικείμενο είναι ίσος με τις μαζικές του φορές την επιτάχυνσή του:
* F_net =m * a
* Επίλυση για επιτάχυνση: Μπορούμε να αναδιατάξουμε την εξίσωση για να βρούμε την επιτάχυνση:
* a =f_net / m =1,86 n / 0,2 kg =9,3 m / s2
3. Ανάλυση της κατάστασης:
* Η κούπα θα επιταχύνει προς τα πάνω λόγω της καθαρής δύναμης. Η επιτάχυνση των 9,3 m/s2 είναι στην πραγματικότητα μεγαλύτερη από την επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (9,8 m/s2)! Αυτό σημαίνει ότι η κούπα δεν θα πέσει αμέσως και το τραπεζομάντιλο θα το τραβήξει προς τα πάνω.
Σημαντική σημείωση: Αυτό προϋποθέτει ότι το τραπεζομάντιλο έχει τραβηχτεί αρκετά γρήγορα για να ξεπεράσει την αρχική δύναμη της βαρύτητας στην κούπα. Στην πραγματικότητα, το τραπεζομάντιλο θα χρειαστεί να τραβηχτεί εξαιρετικά γρήγορα για να επιτύχει αυτό το αποτέλεσμα.
Επιτρέψτε μου να ξέρω αν θέλετε να εξερευνήσετε άλλες πτυχές αυτού του σεναρίου, όπως:
* Πόσο γρήγορα χρειάζεται να τραβηχτεί το τραπεζομάντιλο για να επιτευχθεί αυτή η επιτάχυνση;
* Πόσο καιρό θα χρειαστεί η κούπα για να φύγετε από το τραπέζι;
* Τι γίνεται αν το τραπεζομάντιλο έχει τραβηχτεί με σταθερή ταχύτητα αντί για επιτάχυνση;
