Blaai deur onderwerpe vir Senior Sekondêr 2 1ste, 2de en 3de Kwartaal, Alle Weke, Alle Vakke
VAK: FISIKA
KLAS: SS 2
DATUM:
KWARTAAL: 1ste KWARTAAL
VERWYSINGSTEKS
ONDERWERP: NEWTON SE BEWEGINGSWETTE
INHOUD
NEWTON SE EERSTE BEWEGINGSWET bepaal "dat almal voortgaan in sy toestand van rus of van eenvormige beweging in 'n reguit lyn, tensy dit deur 'n krag aangewend word."
Dit beteken eenvoudig dat 'n liggaam in rus permanent daar sal bly of 'n liggaam wat met eenvormige snelheid op 'n reguit lyn beweeg, sal vir ewig aanhou beweeg as dit moontlik was vir al die eksterne opponerende kragte om uitgeskakel te word.
Die neiging van 'n liggaam om in rus te bly of, as dit beweeg, om sy beweging in 'n reguit lyn voort te sit, word die traagheid van die liggaam genoem. Dit is hoekom daar andersins na Newton se eerste wet verwys word as die traagheidswet
Daar is gevolge van hierdie wet. Byvoorbeeld, wanneer 'n motor 'n kop-botsing met 'n ander motor gehad het of die bestuurder skielik die rem aanslaan, sal die passasiers waarskynlik beseer word wanneer hulle die voorruit tref.
Die rede is dat 'n eksterne krag net die motor sal stop, maar nie die passasiers wat geneig is om hul lineêre beweging voort te sit nie. Dit het die gebruik van veiligheidsmaatreëls genoodsaak, bv. veiligheidsgordel
Ook, as 'n stilstaande motor van agter vorentoe gestamp word, kan die passasiers nekbeserings opdoen aangesien hul liggame geneig is om vorentoe te beweeg in verhouding tot die motor terwyl hul nek agtertoe beweeg. Moderne motors het rusplekke om hierdie voorval te voorkom
NEWTON SE TWEEDE BEWEGINGSWET bepaal "dat die tempo van verandering van momentum van 'n liggaam direk eweredig is aan die toegepaste krag en plaasvind in die rigting waarin die krag inwerk." Dit impliseer dat wanneer 'n swaar liggaam en 'n ligte een vir dieselfde tyd deur dieselfde krag aangewend word, die ligte liggaam 'n groter snelheid sal opbou as die swaar een. Maar hulle kry dieselfde momentum
F α mv -mu
t
F α m (v –u)
t
F = K m (v –u)
t
waar k 'n konstante is, as v = 1, u = 0, t= 1, m =1 en F=1, dan is k=1
maar a = v – u
t
F= kma maar k = 1
F =ma …………………………………………. 1
Momentum van 'n liggaam is die produk van die massa en snelheid van die liggaam.
Die SI-eenheid van momentum is kgm/s.
IMPULS
Die impuls van 'n krag en tyd. Hierdie impuls is ook gelyk aan die verandering in momentum en hulle deel dus dieselfde eenheid (Ns)
F = m (vu)
t
Ft = mv – mu ………………………….. 2
F xt = I (Ns) ………………………….. 3
mv- mu = verandering in momentum ………………………… 4
NEWTON SE DERDE BEWEGINGSWET bepaal dat daar op elke aksie 'n gelyke maar teenoorgestelde reaksie is. wanneer 'n boek op 'n tafel geplaas word, word die afwaartse gewig (krag) van die boek op die tafel gebalanseer deur die opwaartse reaksie van die tafel op die boek.
Nog 'n praktiese demonstrasie van hierdie wet kan waargeneem word wanneer 'n koeël van 'n geweer afgevuur word, die persoon wat dit vashou ervaar die terugwaartse terugslagkrag van die geweer (reaksie) wat gelyk is aan die voortstuwingskrag (aksie) wat op die koeël inwerk.
Volgens Newton se tweede bewegingswet is krag eweredig aan verandering in momentum, daarom is die momentum van die koeël gelyk aan en teenoorgesteld aan die momentum van die geweer, dws
massa van koeël x snuitsnelheid = massa van geweer x terugslagsnelheid,
dus, vir 'n koeël met massa in en beksnelheid, v word die snelheid v van die terugslag van die geweer gegee deur
M g V g =m b v b ………………………………………….. 5
Vg = m b v b /M g
EVALUERING
BEWARING VAN LINEÊRE MOMENTUM
Die beginsel van behoud van lineêre momentum bepaal dat wanneer twee of meer liggame bots, hul momentum konstant bly mits daar geen eksterne krag op die sisteem inwerk nie.
Dit impliseer dat in 'n geslote of geïsoleerde stelsel waar daar geen eksterne kragte is nie, die totale momentum na botsing konstant bly.
Die beginsel is waar vir beide elastiese en onelastiese botsing.
TIPES BOTSING
Daar is twee tipes van (a) botsing-elasties en (b) onelasties.
IN ELASTIESE BOTSING waar die twee liggame en dan met verskillende snelhede beweeg, word beide momentum en kinetiese energie bewaar, bv. botsing tussen gasvormige deeltjies, 'n bal wat terugspring tot sy oorspronklike hoogte ens. As die twee botsende liggame massas m 1 en m 2 begin snelhede u 1 en u 2 en eindsnelhede v 1 en v 2 , , kan die bewaringsbeginsel wiskundig uitgedruk word as
m 1 u 1 + m 2 u 2 = m 1 v 1 + m 2 v 2 …………………………………………. 6
IN 'N onelastiese botsing verbind die twee liggame na die botsing en met dieselfde snelheid word momentum behou, maar kinetiese energie word nie omgeskakel nie, want 'n deel daarvan is omgeskakel na hitte- of klankenergie, wat lei tot vervorming
Die gespreksbeginsel kan dus herskryf word as
m 1 U 1 + m 2 U 2 = V 12 ( m 1 +m 2 ) ………………………………….7
V 12 = gemeenskaplike snelheid
Aangesien momentum 'n vektorhoeveelheid is, moet al die snelhede in dieselfde rigting gemeet word, deur positiewe tekens aan die voorwaartse snelhede toe te ken en negatiewe tekens aan die terugwaartse of teenoorgestelde snelhede.
TWEE LIGGAWE WAT IN DIESELFDE RIGTING BEWEEG VOOR BOTSING
V A V B
M A M B M A M B
VOOR BOTSING NA BOTSING
M A V A + M B V B = V AB (MA + M B )………………………………. 8
V AB = GEMEENSKAPLIKE SNELHEID
V= M A V A + M B V B
M A + M B
TWEE LIGGAWE WAT IN TEGENOORSTAANDE RIGTING REIS
=
M A M B M A M B
M A V A – M B V B = V AB ( M A + M B ) ………………………………………………. 9
V AB = M A V A – M B V B
M A + M B
BOTSING TUSSEN 'N STASIÊRE EN BEWEGENDE LIGGAAM
V A = V
M A M B M A M B
Die momentum van 'n stilstaande liggaam is nul
M A V A + 0 = M A V A / M A + M B .
Uitgewerkte voorbeeld.
M A V A + M B V B = V( M A + M B )
V = M A V A + M B V B
M A + M B
= 50 X 5 + 30 X 3
50 + 30
= 250 + 90
80
= 340
80
= 4,05 m/s
2 Twee balle met massas 0.5 kg en 0.3 kg beweeg na mekaar toe in dieselfde lyn teen snelhede van onderskeidelik 3 m/s en 4 m/s. Na die botsing het die eerste balle 'n spoed van 1m/s in die teenoorgestelde rigting
Wat is die spoed van die tweede bal na botsing?
3m/ 4m/s 1m/s V
.5 .3 .5 .3
Voor Na
3x0.5 + (0.3 x-4 ) = 0.5 (-1) + 0.3v
1,5 -1,2 = -0,5 + 0,3 v
0.8 /0.3 =V, V = 2.7m/s
3 'n Geweer met 'n massa van 100 kg skiet 'n koeël met 'n massa van 20 g teen 'n spoed van 400m/s. Wat is die terugslagsnelheid van die geweer?
Momentumgeweer = momentum van koeël
MV = m v
10 x V = 0,002 x 400
V = 0,002 x 400
10
V= 0,8 m/s.
EVALUERING
ALGEMENE EVALUERING
NAWEEKOPDRAG
1 'n Bal met massa 0,5 kg wat teen 10 m/s beweeg, bots met 'n ander bal van gelyke massa in rus. As die twee balle saam wegbeweeg na die impak, bereken hul gemeenskaplike snelheid (A) 0,2m/s (B)0.5m/s (C) 5m/s (D) 10m/s.
2 'n Bal met 'n massa van 6 kg wat met 'n snelheid van 10m/s beweeg, bots met 'n 2 kg-bal wat in die teenoorgestelde rigting beweeg met 'n snelheid van 5m/s. Na die botsing smelt die twee balle saam
en beweeg in dieselfde rigting. Bereken die snelheid van die saamgestelde liggaam.
(A) 5m/s (B) 6.25m/s (C) 8.75m/s (D) 12m/s
3 'n Konstante krag van 5N werk vir 5 sekondes in op 'n massa van 5 kg aanvanklik in rus. Bereken die finale momentum. (A) 125kgm/s (B) 25kgm/s (C) 15kgm/s (D) 5kgm/s.
4 Wanneer 'n strafskop geneem word, pas 'n sokkerspeler 'n krag van 30N toe vir 'n periode van 0.05S. As die massa van die bal 0,075 kg is, bereken die spoed waarmee die bal wegbeweeg. (A) 4.5m/s (B) 11.25m/s (C) 20m/s (D) 45m/s.
5 ’n Liggaam met ’n massa van 40 kg verander sy snelheid van 10m/s na 80m/s binne 10 sekondes. Bereken die krag wat op die liggaam inwerk. (A) 480N (B) 380N (C) 280N (D) 180N.
TEORIE
(a) elastiese en onelastiese botsings (b) Traagheidsmassa en gewig
(c) Lei die verband tussen Krag, massa en versnelling uit Newtons wet af.
LEESOPDRAG
Nuwe Sch Fisika VIR SSS-ANYAKOHA BLADSYE-161—165.