Ποια είναι η επιτάχυνση ενός ανελκυστήρα εάν ένας φοιτητής στέκεται σε κλίμακα μπάνιου και οι κλίμακες διαβάζουν 836 Newtons που κινούνται προς τα πάνω;
Κατανόηση των εννοιών
* βάρος: Η δύναμη της βαρύτητας που ενεργεί στη μάζα ενός αντικειμένου (W =mg, όπου m είναι μάζα και G είναι επιτάχυνση λόγω βαρύτητας).
* Κανονική δύναμη: Η δύναμη που ασκείται από μια επιφάνεια κάθετη προς το αντικείμενο σε επαφή με αυτό. Σε αυτή την περίπτωση, η κλίμακα παρέχει την κανονική δύναμη.
* καθαρή δύναμη: Το άθροισμα όλων των δυνάμεων που ενεργούν σε ένα αντικείμενο.
* Ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα: Η καθαρή δύναμη σε ένα αντικείμενο είναι ίση με τις μάζες του χρόνου της επιτάχυνσης (F_NET =MA).
Λύση
1. Προσδιορίστε τις δυνάμεις:
* βάρος (w): Αυτή είναι η δύναμη που οφείλεται στη βαρύτητα που ενεργεί στον μαθητή. Δεν γνωρίζουμε τη μάζα του μαθητή, αλλά μπορούμε να την εκφράσουμε ως W =mg.
* Κανονική δύναμη (n): Αυτή είναι η δύναμη που διαβάζει η κλίμακα, η οποία είναι 836 N.
* καθαρή δύναμη (F_NET): Αυτή είναι η διαφορά μεταξύ της κανονικής δύναμης και του βάρους, αφού δρουν σε αντίθετες κατευθύνσεις. F_NET =N - W.
2. Εφαρμόστε τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα:
* F_net =ma
* N - w =ma
* N - mg =ma
3. Επίλυση για επιτάχυνση (α):
* a =(n - mg) / m
4. Πρέπει να βρούμε τη μάζα του μαθητή (m) Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε το βάρος του μαθητή (W =mg) και την επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (G =9,8 m/s2) για να βρούμε τη μάζα:
* m =w / g
Δεδομένου ότι δεν έχουμε το βάρος του μαθητή, δεν μπορούμε να υπολογίσουμε την ακριβή επιτάχυνση. Ωστόσο, μπορούμε να εκφράσουμε την επιτάχυνση όσον αφορά το βάρος (W):
1.
* a =(n - (w/g) * g)/(w/g)
* a =(n - w) / (w / g)
* a =(n - w) * g / w
Επομένως, η επιτάχυνση του ανελκυστήρα είναι (n - w) * g / w, πού:
* N =836 N (κανονική δύναμη)
* W =Το βάρος του μαθητή στα νέα
* G =9,8 m/s2 (επιτάχυνση λόγω βαρύτητας)
Για να βρείτε την ακριβή επιτάχυνση, θα χρειαστείτε το βάρος του μαθητή.
