Lösningar Fysik 1 Kapitel 2

Lösningar Kap 2

Krafter i vardagen

Lösningar Fysik 1 Heureka: Kap 2

2.2) 𝐹 = 𝑚 ∙ 𝑔 = 1,51 ∙ 10−26 ∙ 9,82 = 1,4828 ∙ 10−25

≈ 1,48 ∙ 10−25_𝑁

2.3) Min penna väger ca.10g, dvs tyngden är ca.0,1N

2.4) Vi behöver bara veta skillnaden i Anders tyngd på olika

platser. 𝑚 ∙ 𝑔𝑆𝑡𝑜𝑐𝑘ℎ𝑜𝑙𝑚 − 𝑚 ∙ 𝑔𝑀𝑎𝑑𝑟𝑖𝑑 = 𝑚 ∙ (𝑔𝑆𝑡𝑜𝑐𝑘ℎ𝑜𝑙𝑚 − 𝑔𝑀𝑎𝑑𝑟𝑖𝑑) = 70 ∙ (9,818 − 9,800) = 1,3𝑁 2.5) Återigen: 𝐹 = 𝑚𝑔 = 1500 ∙ 8,6 = 1,29 ∙ 104𝑁 = 13𝑘𝑁 2.6) 2.7) 2.8) 2.9) a) 200N+300N=500N b) 300N-200N=100N (åt Kalles håll.) Lösningarna 2.1-2.7 i en klipp

F, massorna till 𝑚₁ och 𝑚₂ och vi får då:

𝐹 = 𝑚1 ∙ 𝑔 + 𝑚2 ∙ 𝑔 = 𝑔(𝑚1 + 𝑚2) = 9,82 ∙ (12 + 24) = 9,82 ∙ 36 = 353,5𝑁 = 0,35𝑘𝑁

2.11) Stödet måste bära två nedåtriktade krafter (brädans och Petters). De krafterna

minskas av pappans uppåtriktade kraft. Vi sätter den sökta kraften till F (resultanten av de tre krafterna)som vanligt.

𝐹 = 30 ∙ 9,82 + 26 ∙ 9,82 − 130 = 419,9𝑁 = 0,42𝑘𝑁

2.12) Lampan är i jämvikt eftersom den inte rör på sig. Det betyder att resultanten av alla

krafter som påverkar lampan är noll. Den nedåtriktade tyngden balanseras av kraften på lampan från sladden. Den kraften ska alltså vara 10N uppåt.

2.13) Vikten med m=1kg är i vila alltså tyngden och normalkraften från bordet är lika stora.

Tyngden är nedåtriktad då måste normalkraften vara uppåtriktad. Normlakraften är :1·9,82=9,82N

2.14) Klockan hänger i dynamometern i jämvikt och

visar 0,36N. Dynamometern drar alltså klockan uppåt med samma kraft. Kraftresultanten är noll (klockan rör sig inte) som betyder at klockans tyngd är 0,36N 𝐹 = 𝑚𝑔 ≫ 𝑚 = 𝐹_{𝑔 =}0,36_{9,82 = 0,0366𝑘𝑔 = 37𝑔}

2.15) Den bakre hjulparet ”trycker ner” marken med en kraft som motsvarar massan

6110-2550=3560kg. Kraften blir då:𝐹 = 𝑚𝑔 = 3560 ∙ 9,82 = 3,4959 ∙ 104𝑁 = 35𝑘𝑁

2.16) Vikten som inte rör sig är i jämvikt och

påverkas av tre krafter. Den uppåtriktade kraften från bordet, lyftkraften 1,6N från dynamometern och viktens egen tyngd. Resultanten av dessa krafter är noll. Vi får: 𝐹𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙 + 1,6 = 0,2 ∙ 9,82

𝐹𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙 = 0,2 ∙ 9,82 − 1,6 = 0,364𝑁 𝑢𝑝𝑝å𝑡

2.17)

a) Dynamometern visar stenens tyngd, F=mg=0,18·9,82=1,77N

b) När stenen sänks ner i vattnet, påverkas den av en lyftkraft L från vattnet. Dynamometern

utslag har minskat med lika mycket till 0,7N. Eftersom vi har jämvikt nu också får vi: 𝐿 + 0,7 − 𝑚𝑔 = 0 𝐿 = 𝑚𝑔 − 0,7 = 1,77 − 0,7 = 1,07𝑁

2.18) a) Kulan påverkas av tre krafter och är i jämvikt. De krafterna är: dynamometerkraften

uppåt (4N), kulan tyngd (mg) nedåt och spännkraften i det undre snöret (S) nedåt. Jämviktsvillkoret ger följande samband:

𝑚𝑔 + 𝑆 = 4 𝑆 = 4 − 𝑚𝑔 = 4 − 0,3 ∙ 9,82 = 1,054 ≈ 1,1𝑁

b) Betecknar kraften i dynamometern med F. Vi jämvikt får vi:

𝑚𝑔 + 𝑆 = 𝐹 𝐹 = 𝑆 + 2,9 (0,3 ∙ 9,82) ≈ 2,9N

2.19) a) Kraften på bordet är lika stor som tyngden av 3 paket tillsammans.

3·1,66·9,82=48,9N

b) , c)

I både b) och c) kräver jämviktsvillkoret att resultanten är noll. I c) är normalkraften från C lika stor som tyngden av B och den nedåtriktade normalkraften från A tillsammans. (Se exempel 2b), sidan 28 i Heureka 1)

2.20) Det verkar en magnetisk kraft

uppåt. Tyngdkraft och normalkraft från magneten nedåt. Då är det ganska logiskt att den magnetiska kraften måste vara störst eftersom den är lika stor som de nedåtriktade krafterna tillsammans.

2.21) a) Det måste vara den vänstra stödet som ger kraften 25N eftersom om det högra

2 = 98𝑁, 𝑑𝑣𝑠. 98 + 25 = 123𝑁 𝑝å 𝑣ä𝑛𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑜𝑐ℎ 98 + 55 = 153𝑁 𝑝å ℎö𝑔𝑟𝑎

2.22) Vi antar att Jennifer är i vila och jämvikt råder. a)𝐹₂ = 𝐹₁+ 𝐹₃

b) Krafterna kallas normalkrafter

c)Hon är lite mer lutad åt höger (hennes höger), alltså större

delen av tyngden vilar på hennes högerfot

d) De båda normalkrafterna tillsammans ger hennes tyngd (mg)

𝑚𝑔 = 380 + 270 = 650𝑁 ≫ 𝑚 = 650

9,82 = 66,19 ≈ 66𝑘𝑔

2.23) Klossen (klossarna) rör sig inte. Det betyder att

normalkrafterna är 9,8N i första två fallen, respektive

2·9,82=19,6N i tredje fallet. Friktionskraften i första fallet är noll eftersom den inte behöver hålla emot någon horisontell kraft. I de andra två fallen måste friktionskraften hålla emot exakt 3N och är den då lika mycket, dvs. 3N

2.24) Som med föregående resonemang får vi att : a) 500N och b)100N 2.25) a) Lådan är i jämvikt och det

betyder att friktionskraften är 40N åt motsatt håll som kraften som verkar på den.

b) För att rubba lådan behövs en lika stor kraft som den maximala (den fullt utbildade)

friktionskraften. (8% av lådans tyngd)

𝐹𝑓𝑟𝑖𝑘𝑡𝑖𝑜𝑛 = 0,08 ∙ 56 ∙ 9,82 = 43,99 = 44𝑁

2.26) a) Kraften på A är riktad åt höger och på B åt vänster.

b) Krafterna är reaktionskrafter till krafterna i föregående bild.

c) Det spelar ingen roll om det är en människa som håller repet eller en krok, alltså

1 + 𝐹𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙 = 0,4 ∙ 9,82 → 𝐹𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙 = 0,4 ∙ 9,82 − 1 = 2,9𝑁

2.28)

a) Kraften är riktad åt vänster.

b)Det är kraften som driver bilen framåt och är riktad åt höger.

2.27) a) Järnbiten och magneten attraherar varandra. Det betyder att kraften på

magneten är 1N uppåt, som reaktionskraft av den givna kraften 1N nedåt.

b) Magneten som är i jämvikt påverkas av kraften (1N) från järnbiten uppåt, av sin

tyngd nedåt och av den sökta normalkraften från bordet (𝐹_{𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙}) uppåt. Kraftresultanten är som vanligt noll som ger följande samband: