Задачи на 2-й закон Ньютона
с решениями
Формулы, используемые на уроке «Задачи на 2-й закон Ньютона»
Название величины |
Обозначение |
Единицы измерения |
Формула |
Ускорение тела |
а |
м/с2 |
a = F/m. |
Постоянная (сила тяжести, действующая на тело массой 1 кг) |
g ≈ 9,8 |
H/кг |
Ограничение: только вблизи поверхности Земли |
Второй закон Ньютона: «Ускорение тела в инерциальной системе отсчёта прямо пропорционально приложенной к нему силе и обратно пропорционально массе». То есть: 1) чем большую силу приложили к предмету (чем сильнее пнули, толкнули и т. д.), тем быстрее он будет двигаться; 2) чем больше весит предмет, тем медленнее он будет двигаться.
Направление ускорения совпадает с направлением равнодействующей всех сил.
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Задача № 1.
С каким ускорением движется тело массой 300 г под действием постоянной силы, равной 3 Н?
ОТВЕТ: 10 м/с2.
Задача № 2.
Поезд массой 500 т, трогаясь с места, через 25 с набрал скорость 18 км/ч. Определите равнодействующую сил, действующих на поезд.
ОТВЕТ: 100 кН.
Задача № 3.
Какую скорость приобретает тело массой 3 кг под действием силы, равной 9 Н, по истечении 5 с?
ОТВЕТ: 15 м/с.
Задача № 4.
Скорость тела массой 2 кг изменяется со временем так, как представлено на графике рисунка. Определите силу, действующую на каждом этапе этого движения. Определите по графику, на каком этапе движения тело прошло наибольший путь.
Задача № 5.
Под действием какой постоянной силы ранее покоящееся тело массой 300 г в течение 5 с пройдёт путь 25 м?
ОТВЕТ: 0,6 Н.
Задача № 6.
На некотором прямолинейном участке пути скорость тела массой 100 кг изменяется по закону υ = 2 + 0,5t, где все единицы выражены в СИ. Определите путь, пройденный телом за 10 с, и равнодействующую сил, действующих на тело.
ОТВЕТ: 45 м; 50 Н.
Задача № 7.
Под действием постоянной силы, равной 10 Н, тело движется прямолинейно так, что зависимость координаты тела от времени описывается уравнением х = 3 – 2t + t2. Определите массу тела.
ОТВЕТ: 5 кг.
Задача № 8.
Некоторая сила F сообщает телу массой 1 кг ускорение 0,2 м/с2. С каким ускорением будет двигаться тело массой 2 кг под действием силы 3F?
ОТВЕТ: 0,3 м/с2.
Задача № 9.
Самолёт массой 15 т, пройдя по взлётной полосе путь 600 м, приобретает необходимую для отрыва от земли скорость 144 км/ч. Считая движение равноускоренным, определите время разгона, ускорение и силу, сообщающую самолёту это ускорение.
ОТВЕТ: 30 с; ≈ 1,3 м/с2; ≈ 20 кН.
Задача № 10.
При увеличении скорости автомобиль может двигаться с ускорением 2 м/с2. Какие силы со стороны каких тел и в каком направлении сообщают это ускорение автомобилю массой 1200 кг, человеку массой 80 кг?
ОТВЕТ: 2400 Н со стороны дороги; 160 Н со стороны кресла; обе в направлении движения.
Задачи на 2-й закон Ньютона
Задача № 11.
Под действием постоянной силы за третью секунду движения тело массой 200 г прошло путь 1,8 м, а за четвёртую секунду – путь 2,4 м. Определите ускорение и силу, сообщающую телу ускорение.
Подсказка: за каждую последующую секунду Δs = const.
ОТВЕТ: 1.2 м/с2; 0,24 Н.
Задача № 12.
После выключения двигателя автомобиль массой 1800 кг проезжает в свободном качении до полной остановки путь 545 м за время 80 с. Определите начальную скорость, ускорение и силу, действующую на автомобиль в процессе торможения.
ОТВЕТ: ≈ 50 км/ч; ≈ 0,17 м/с2; ≈ 306 Н.
Задача № 13.
На одно из двух тел одинаковой массы в течение 2 с действует сила F1 = 6 Н. На другое тело действует сила F2 = 4 Н. В результате действия этих сил тела, выведенные из состояния покоя, приобретают одинаковую скорость. Определите время действия силы F2.
ОТВЕТ: 3 с.
Задача № 14.
Три тела массами m1, m2 и m3 выводятся из состояния покоя за одно и то же время под действием сил F1, F2 и F3, причём m1 = 3 кг, m2 = 4 кг, ускорение а3 = 6 м/с2, F2 = F3 = 12 Н, а скорость v1 = v3. Определите массу m3 третьего тела, ускорения a1 и а2, силу F1.
ОТВЕТ: 2 кг; а2 = 3 м/с2; а1 = 6 м/с2; F1 = 18 Н.
Задача № 15.
Определите ускорение и силу, действующую на тело массой 250 г, если уравнение изменения координаты тела от времени имеет вид х = 2 + t – 2t2.
ОТВЕТ: –4 м/с2; –1 Н.
Задача № 16.
Мотоциклист, ехавший со скоростью 36 км/ч, резко затормозил. Сумма тормозящих сил на пути 10 м составила 550 Н. Определите ускорение и напишите уравнение скорости мотоциклиста в зависимости от времени.
ОТВЕТ: 5 м/с2; υ = 10 – 5t.
Задача № 17.
По данным условия предыдущей задачи определите массу мотоциклиста вместе с мотоциклом.
ОТВЕТ: 110 кг.
Задача № 18.
При аварийном торможении автомобиль, двигавшийся со скоростью 80 км/ч, прошёл до полной остановки путь, равный 43,2 м. Определите средние значения ускорения и сил, действующих на: автомобиль массой 1720 кг; пассажира массой 80 кг. Со стороны каких тел и в каком направлении действуют эти силы?
ОТВЕТ: ≈ 5,7 м/с2; ≈ 9800 Н со стороны дороги и воздуха; ≈ 460 Н со стороны ремней безопасности и других частей автомобиля; обе силы противоположны направлению движения.
Задача № 19.
Графики зависимости координаты х от времени t для трёх автомобилей А, В и С, движущихся по прямому шоссе, представлены на рисунке. На автомобиль А массой 1000 кг действует сила FA. Определите массы автомобилей В и С, если на них действуют силы FВ = 0,4FA и FС = 0,3FA соответственно.
ОТВЕТ: 2000 Н; 800 Н; –600 Н; 1600 кг; 1200 кг.
Задача № 20.
Мяч массой 100 г, брошенный перпендикулярно стене со скоростью 10 м/с, отскакивает от неё с той же по модулю скоростью. Определите ускорение и среднюю силу торможения мяча, если мяч находился в контакте со стеной в течение 1 мс.
ОТВЕТ: 2 • 104 м/с2; 2000 Н.
Задача № 21.
Под действием одинаковых сил, равных F, два покоившихся тела массами 120 г и 60 г приобретают одинаковую скорость. На второе тело сила действует в течение 1,3 с. Определите длительность действия силы на первое тело.
ОТВЕТ: 2,6 с.
Задача № 22.
В одном из кинофильмов персонажу надо было перебросить записку через бурный ручей шириной L. Он привязал записку к камню массой т, раскрутил камень на верёвке длиной l в горизонтальной плоскости над головой и отпустил в нужный момент. Камень, двигаясь практически прямолинейно, перелетел через ручей за время t. Определите центростремительное ускорение и силу, с которой верёвка действовала на камень в процессе вращения.
ОТВЕТ: L2/(t2l); mL2/(t2l).
Конспект урока физики «Задачи на 2-й закон Ньютона». Выберите дальнейшие действия:
- Перейти к теме: ЗАДАЧИ на все Законы Ньютона с решениями
- Посмотреть конспект «Второй закон Ньютона. Третий закон Ньютона»
- Вернуться к списку конспектов по Физике.