Zadanie 3.2.2.1

 Zadanie 3.2.2.1

Ruch po linie
Człowiek o masie \(70\ \mathrm{kg}\) wspina się po wiszącej pionowo linie z przyspieszeniem o wartości równej \(\displaystyle{0,5\ \mathrm{\frac{m}{s^2}}}\). Ile wynosi naprężenie liny, jeśli zaniedbamy jej masę?

Informacja

Możesz zobaczyć odpowiedź klikając w przycisk "Odpowiedź" lub sprawdzać kolejne etapy rozwiązania, wybierając prawidłowe odpowiedzi. W rozwiązaniu znajdziesz wskazówki, obliczenia i objaśnienia.

Dane i szukane

Dane:
- masa człowieka \(m=70\ \mathrm{kg}\),
- przyspieszenie przy wspinaniu \(\displaystyle{a=0,5\ \mathrm{\frac{m}{s^2}}}\),
- przyspieszenie ziemskie \(\displaystyle{g=10\,\mathrm{\frac{m}{s^2}}}\).

Szukane:
- siła naprężenia liny \(F_N\).

Odpowiedź

Wartość naprężenia liny, po której wspina się człowiek, wynosi \(735\ \mathrm{N}\).

Polecenie

Wybierz jedno prawidłowe równanie, zapisane w postaci skalarnej, spośród trzech, opisujące sytuację przedstawioną w zadaniu.

Wybór 1 z 3

\(ma=F_R-mg\)

Odpowiedź prawidłowa

Wybór 2 z 3

\(F=ma+F_R+mg\)

Odpowiedź nieprawidłowa

Wybór 3 z 3

\(ma=F_R+mg\)

Odpowiedź nieprawidłowa

Wyjaśnienie

Wspinający się człowiek działa na liną siłą \(\vec{F}\) skierowana w dół. Jest to siła napinająca linę. Zgodnie z III zasadą dynamiki Newtona, lina działa na człowieka siłą reakcji \(\vec{F_R}\) równą, co do wartości, sile \(\vec{F}\) skierowanej ku górze. Drugą siłą, działającą na człowieka, jest siła ciężkości \(P=mg\) skierowana ku dołowi. Zgodnie z II zasadą dynamiki Newtona, wypadkowa tych dwóch sił nadaje człowiekowi przyspieszenie \(\vec{a}\). Stąd mamy:

\(ma=F_R-mg\)

Polecenie

Oblicz wartość siły napinającej linę. Wybierz jeden prawidłowy wynik, wśród czterech przedstawionych poniżej.

Wybór 1 z 4

\(F_R=600\,\mathrm{N}\)

Odpowiedź nieprawidłowa

Wybór 2 z 4

\(F_R=665\,\mathrm{N}\)

Odpowiedź nieprawidłowa

Wybór 3 z 4

\(F_R=700\,\mathrm{N}\)

Odpowiedź nieprawidłowa

Wybór 4 z 4

\(F_R=735\,\mathrm{N}\)

Odpowiedź prawidłowa

Obliczenia

Równanie \(ma=F_R-mg\) przekształcamy do postaci:

\(F_R=ma+mg=m(a+g)\)
Po podstawieniu wartości liczbowych otrzymujemy:
\(F_R=70\,(0,5+10)=735\,\mathrm{N}\)

Odpowiedź

Wartość naprężenia liny, po której wspina się człowiek, wynosi \(735\ \mathrm{N}\).