سوال ۶ — سؤال ۶ امتحان نهایی فیزیک ۳ تجربی — مرداد ۱۴۰۳

الف) $F_{net} = ma = 2 \times 2 = 4\ \mathrm{N}$

ب) $F - f_k = F_{net} \Rightarrow kx - \mu_k mg = F_{net}$

$100x - 0.3 \times 20 = 4 \Rightarrow x = 0.1\ \mathrm{m}$

الف) طبق قانون دوم نیوتون، نیروی خالص برابر جرم ضرب در شتاب است:

$$F_{net} = ma = 2 \times 2 = 4\ \mathrm{N}$$

ب) نیروی $F$ به سر فنر وارد می‌شود و فنر آن را به جسم می‌رساند؛ پس نیرویی که فنر به جسم وارد می‌کند برابر $kx$ است ($x$ تغییر طول فنر). در راستای افقی دو نیرو بر جسم اثر دارند: نیروی فنر به سمت جلو و اصطکاک جنبشی به سمت عقب.

در راستای قائم جسم شتاب ندارد، پس نیروی عمودی سطح با وزن برابر است و اصطکاک جنبشی می‌شود:

$$f_k = \mu_k F_N = \mu_k mg = 0.3 \times 2 \times 10 = 6\ \mathrm{N}$$

قانون دوم نیوتون در راستای افقی:

$$kx - f_k = F_{net} \Rightarrow 100x - 6 = 4$$ $$100x = 10 \Rightarrow x = 0.1\ \mathrm{m}$$

پس فنر $0.1$ متر (۱۰ سانتی‌متر) نسبت به طول عادی‌اش کشیده شده است.