Fisika Graad 12 · Jaaropsomming

Fisika · Graad 12 · Jaaropsomming Datum: Bo Joernaal

Elke onderskeiding begin by een onderwerp op 'n slag.- begin nou

1 · Meganika Vektore, Kragte & Newton se Wette

Leeruitkomste · jy moet kan

Onderskei tussen 'n vektorgrootheid en 'n skalaargrootheid, en gee voorbeelde van elk.
'n Krag op 'n hoek in loodregte komponente ontbind, insluitend gewig op 'n helling.
Die resultante en die ewewigstellende krag van twee of meer gelyktydig-werkende kragte bepaal.
'n Volledig-gemerkte vryeliggaamdiagram teken, ook vir twee voorwerpe wat deur 'n tou oor 'n katrol verbind is.
Newton se eerste, tweede en derde bewegingswette stel en toepas op enkele en verbind voorwerpe.
Newton se Wet van Universele Gravitasie toepas om die krag tussen twee massas, en die gravitasieversnelling op 'n gegewe afstand, te bereken.

📖 SLEUTELDEFINISIE

Vektor: 'n grootheid met beide grootte EN rigting (krag, gewig, verplasing, snelheid, momentum). Skalaar: 'n grootheid met slegs grootte (massa, afstand, spoed, energie, tyd). Newton se eerste wet: 'n voorwerp bly in rus of beweeg teen konstante snelheid in 'n reguit lyn, tensy 'n nie-nul resulterende krag daarop inwerk. Newton se tweede wet: die resulterende krag op 'n voorwerp is gelyk aan die produk van sy massa en die versnelling wat dit veroorsaak, in dieselfde rigting as die resulterende krag. Newton se derde wet: as voorwerp A 'n krag op voorwerp B uitoefen, oefen voorwerp B 'n krag van dieselfde grootte maar teenoorgestelde rigting terug op A uit. Newton se Wet van Universele Gravitasie: elke voorwerp met massa trek elke ander voorwerp met massa aan, met 'n krag direk eweredig aan die produk van die twee massas en omgekeerd eweredig aan die kwadraat van die afstand tussen hul middelpunte.

Kerninhoud · vektore, komponente en resultante

Om 'n krag op 'n gekose x-y-as in komponente te ontbind, projekteer dit op elke as met die hoek wat dit met daardie as maak - teken elke keer die driehoek eerder as om 'n vaste "cos gaan hier"-reël uit die kop te leer, want watter verhouding gebruik word draai om na gelang van waar die hoek gemeet word.
Om die resultante van verskeie kragte te vind: ontbind elke krag eers in x- en y-komponente, tel die komponente op elke as apart bymekaar, en herkombineer die twee totale met Pythagoras (grootte) en inverse tangens (rigting).
Die ewewigstellende krag is die enkele krag wat die voorwerp in ewewig sou hou - gelyk in grootte aan die resultante van die ander kragte, maar in die teenoorgestelde rigting.

Komponent op 'n helling	Formule	Uitwerking
Parallel aan die helling	F_g∥ = mg sinθ	trek die voorwerp af die helling af
Loodreg op die helling	F_g⊥ = mg cosθ	druk die voorwerp teen die oppervlak vas
Normaalkrag	F_N	reaksie op die loodregte komponent - NIE outomaties gelyk aan mg nie

Kerninhoud · Newton se drie wette en die vryeliggaamdiagram

Wet	In woorde	Formuleblad-vorm
1ste (traagheid)	'n voorwerp bly in sy toestand van rus of van beweging teen konstante snelheid tensy 'n NIE-NUL resulterende krag daarop inwerk	ΣF = 0 → a = 0
2de	versnelling is direk eweredig aan die resulterende krag en omgekeerd eweredig aan massa	F_net = ma
3de	elke krag het 'n gelyke, teenoorgestelde reaksiekrag wat op die ANDER voorwerp inwerk	F_{A op B} = −F_{B op A}

Kragte wat tipies in 'n vryeliggaamdiagram verskyn: gewig (F_g = mg, altyd reguit afwaarts), normaalkrag (F_N, loodreg op die kontakoppervlak), aangewende krag of spanning (F_A of F_T), en wrywing (F_f, parallel aan die oppervlak, teenstaan beweging of die neiging tot beweging).
Statiese wrywing keer 'n voorwerp om te begin beweeg en groei net so groot soos nodig, tot 'n maksimum: f_s(maks) = μ_sN. Onder daardie maksimum bly die voorwerp stil staan. Kinetiese wrywing werk sodra die voorwerp reeds gly en word as konstant behandel: f_k = μ_kN. μ_s is gewoonlik groter as μ_k vir dieselfde paar oppervlakke.
Verbind voorwerpe (bv. 'n tou oor 'n katrol): teken 'n aparte vryeliggaamdiagram vir elke voorwerp. Die tou oefen dieselfde spanningsgrootte op albei punte uit wat dit verbind, en die twee voorwerpe deel dieselfde versnellingsgrootte omdat die tou onrekbaar is. Dieselfde metode - een vergelyking per voorwerp, daarna saamvoeg - geld ook vir twee blokke wat teen mekaar gedruk word.

⚡ MOET MEMORISEER

F_net = ma
F_g = mg
f_s(maks) = μ_sN en f_k = μ_kN
F = Gm₁m₂⁄d²
g = GM⁄d², met G = 6,67×10⁻¹¹ N·m²·kg⁻² (gegee op die databladsy, nooit self afgelei nie)

Kerninhoud · Newton se Wet van Universele Gravitasie

Elke voorwerp met massa trek elke ander voorwerp met massa aan; die krag is direk eweredig aan die produk van die twee massas en omgekeerd eweredig aan die kwadraat van die afstand tussen hul middelpunte: F = Gm₁m₂⁄d².
d word middelpunt-tot-middelpunt gemeet, in meter. G is 'n universele konstante, nooit uit ander groothede bereken nie.
Hierdie krag is altyd aantrekkend, en volgens Newton se derde wet trek die twee massas mekaar met gelyke grootte (teenoorgestelde rigting) aan.
Die gravitasieversnelling wat 'n liggaam met massa M op 'n afstand d van sy middelpunt veroorsaak, is g = GM⁄d² - die voorwerp se eie massa val heeltemal uit, daarom is g dieselfde vir 'n albaster en 'n rotsblok op dieselfde afstand van 'n planeet se middelpunt.

⭐ EKSAMEN GUNSTELING

'n Gekombineerde "kragte-op-'n-helling"-vraag: bepaal eers deur berekening of 'n voorwerp gly (vergelyk die aftrekkende komponent met die maksimum statiese wrywing), bereken dan die versnelling met kinetiese wrywing, dikwels uitgebrei na 'n verbind-tweemassastelsel oor 'n katrol. Hierdie kombinasie is byna gewaarborg elke jaar in Vraestel 1.

🔥 GEREELD GETOETS

Gewig ontbind in F_g∥ en F_g⊥ op 'n helling, besluit of statiese of kinetiese wrywing van toepassing is, en 'n aparte F_net = ma-vergelyking per voorwerp opstel vir 'n verbind stelsel.

⚠️ GEWONE FOUT

F_N is nie outomaties gelyk aan mg nie - sodra daar 'n vertikale aangewende krag is, of die voorwerp op 'n helling is, moet F_N uit die loodregte ewewigstoestand bereken word. 'n Newton-derdewet-paar kan nooit saam in een voorwerp se vryeliggaamdiagram verskyn nie, aangesien die twee kragte op twee verskillende voorwerpe inwerk. sinθ en cosθ word gereeld verwar - teken altyd die hoek eerder as om te raai.

💡 MAKLIKE PUNT

"Is krag X 'n vektor of 'n skalaar?" en "stel Newton se eerste/tweede/derde wet in woorde" is 1-2-punt-geskenke wat geen berekening verg nie.

Uitgewerkte voorbeeld 1 · Wrywing en Newton se tweede wet op 'n helling

V: 'n Krat van 52 kg rus op 'n hang wat 22° met die horisontaal maak. Die statiese wrywingskoëffisiënt tussen krat en hang is 0,40; die kinetiese wrywingskoëffisiënt is 0,33. (a) Toon deur berekening of die krat onder swaartekrag alleen bly staan of afgly. (b) Indien dit gly, bereken die krat se versnelling.

F_g∥ = mg sinθ = (52)(9,8)(sin22°) = 190,9 N

F_N = F_g⊥ = mg cosθ = (52)(9,8)(cos22°) = 472,4 N

Maksimum statiese wrywing = μ_sN = (0,40)(472,4) = 189,0 N

Aangesien 190,9 N > 189,0 N (net-net), oorskry die aftrekkende komponent die maksimum beskikbare statiese wrywing, dus gly die krat.

Sodra dit gly: f_k = μ_kN = (0,33)(472,4) = 155,9 N (opwaarts teen die glyding)

F_net = F_g∥ − f_k = 190,9 − 155,9 = 35,0 N af die helling

F_net = ma → a = 35,0 ÷ 52 = 0,67 m·s⁻² af die helling

∴ Die krat gly, teen 'n versnelling van 0,67 m·s⁻² af die helling

Uitgewerkte voorbeeld 2 · Verbind voorwerpe oor 'n katrol

V: Blok P (7 kg) rus op 'n growwe horisontale tafel (μ_k = 0,18) en is deur 'n ligte onrekbare tou, oor 'n wrywinglose katrol aan die tafel se rand, verbind aan 'n hangende Blok Q (3 kg). Bereken die versnelling van die stelsel en die spanning in die tou.

Vir Q (vertikaal): m_Qg − T = m_Qa → (3)(9,8) − T = 3a → 29,4 − T = 3a

Vir P (horisontaal): T − f_k = m_Pa, waar f_k = μ_km_Pg = (0,18)(7)(9,8) = 12,3 N → T − 12,3 = 7a

Tel die twee vergelykings bymekaar om T te elimineer: 29,4 − 12,3 = 10a → 17,1 = 10a → a = 1,71 m·s⁻²

T = 7(1,71) + 12,3 = 24,3 N

∴ Die stelsel versnel teen 1,71 m·s⁻², met 'n spanning van 24,3 N in die tou

Uitgewerkte voorbeeld 3 · Newton se Wet van Universele Gravitasie

V: Bereken die gravitasiekrag van aantrekking tussen die Aarde (massa 5,97×10²⁴ kg) en 'n satelliet van 480 kg wat teen 'n afstand van 7,2×10⁶ m van die Aarde se middelpunt wentel.

F = Gm₁m₂⁄d² = (6,67×10⁻¹¹)(5,97×10²⁴)(480) ÷ (7,2×10⁶)²

= (3,98×10¹⁴)(480) ÷ (5,18×10¹³)

= 1,91×10¹⁷ ÷ 5,18×10¹³

∴ F ≈ 3 687 N

Uitgewerkte voorbeeld 4 · Resultante van twee kragte op hoeke

V: Twee sleepvoertuie trek 'n vasgevalde bakkie uit die modder. Sleepvoertuig 1 trek 850 N teen 20° bo die horisontaal na regs. Sleepvoertuig 2 trek 620 N teen 35° bo die horisontaal na links. Bereken die grootte en rigting van die resulterende krag.

Neem regs as positiewe x en op as positiewe y:

F_1x = 850cos20° = 798,7 N, F_1y = 850sin20° = 290,7 N

F_2x = −620cos35° = −507,9 N, F_2y = 620sin35° = 355,6 N

ΣF_x = 798,7 − 507,9 = 290,9 N ΣF_y = 290,7 + 355,6 = 646,3 N

R = √(290,9² + 646,3²) ≈ 708,7 N

θ = tan⁻¹(646,3 ÷ 290,9) ≈ 65,8° bo die horisontaal, na die kant van sleepvoertuig 1

∴ Die resultante is 708,7 N teen 65,8° bo die horisontaal

Elke vryeliggaamdiagram wat jy korrek teken, is een probleem wat jy reeds opgelos het voordat jy 'n enkele som neergeskryf het.- oor Newton se wette

Hoekom dit saak maak: byna elke Meganika-antwoord begin by 'n vryeliggaamdiagram, en die punte begin ook daar. Leerders verloor hulle deur F N uit gewoonte gelyk aan mg te stel op 'n helling, of deur 'n Newton-derdewet-paar in een voorwerp se diagram te teken. Teken eers die kragte, bereken daarna.

🧠 AKTIEWE HERROEPING

Watter een van die volgende is 'n vektorgrootheid?(2)

'n Kas gly teen 'n konstante snelheid oor 'n growwe horisontale vloer. Wat kan jy aflei oor die netto krag wat daarop inwerk?(2)

'n Blok van 9 kg rus op 'n wrywinglose horisontale tafel, sonder enige ander vertikale krag toegepas. Die normaalkrag op die blok is die naaste aan:(2)

As die afstand tussen twee massas verdriedubbel word, word die gravitasiekrag tussen hulle:(2)

'n Klein horisontale krag word op 'n swaar kas toegepas, te klein om dit te beweeg. Die statiese wrywing wat op die kas inwerk is:(2)

Twee kragte werk gelyktydig op 'n voorwerp wat in ewewig is. Wat is waar van die ewewigstellende krag?(2)

'n Blok van 15 kg rus op 'n wrywinglose helling wat 25° met die horisontaal maak. Bereken die komponent van die blok se gewig wat parallel aan die helling werk.(4)

'n Trollie van 5 kg op 'n wrywinglose tafel is deur 'n tou oor 'n katrol verbind aan 'n hangende massa van 3 kg. Stel die twee bewegingsvergelykings op en bereken die versnelling van die stelsel en die spanning in die tou.(5)

Verduidelik vir 'n Graad 8: wat beteken Newton se tweede en derde wette regtig in die alledaagse lewe?

EEN-MINUUT OPSOMMING

Teken die vryeliggaamdiagram eerste, elke keer. Ontbind gewig in F_g∥ en F_g⊥ op 'n helling, toets statiese wrywing teen sy maksimum voordat jy beweging aanvaar, en pas dan F_net = ma per voorwerp toe. 'n Newton-derdewet-paar verskyn nooit twee keer in dieselfde diagram nie - dit werk op die ander voorwerp. F_N is net gelyk aan mg op 'n plat oppervlak sonder enige ander vertikale krag. Gravitasie volg dieselfde omgekeerde-kwadraat-vorm as elke ander veld wat jy hierdie jaar teëkom: F = Gm₁m₂⁄d².

IN DIE EKSAMEN

Waar: hierdie onderwerp dra 18 punte op Vraestel 1. Dit sit binne Meganika, wat saam met momentum (14), projektielbeweging (17) en arbeid-energie-drywing (16) 65 punte tel en daarmee die swaarste inhoudsgroep op Vraestel 1 is.
Tipiese vrae: 'n gestruktureerde vraag wat 'n helling, wrywing, en 'n verbind tweemassastelsel kombineer. Die tien meerkeuse-subvrae (1.1 tot 1.10, elk 2 punte) is oor die vraestel se volle onderwerpspektrum versprei, so vektore, wrywing of Newton se wette kom ook daar voor; daardie punte staan reeds binne hierdie onderwerp se 18 en word nie bygetel nie.
Wat punte verdien: 'n korrek gemerkte vryeliggaamdiagram en 'n duidelik vervangde formulereël, nie net 'n finale numeriese antwoord nie.

🔒 MOMENTUM EN IMPULS

🔒 VERTIKALE PROJEKTIELBEWEGING

🔒 ARBEID, ENERGIE EN DRYWING

🔒 DOPPLER-EFFEK

🔒 ELEKTROSTATIKA

🔒 ELEKTRIESE STROOMBANE

🔒

8 onderwerpe nog gesluit

Dit is 'n gratis voorsmakie van Onderwerp 1. Die volle gids het elke onderwerp, die selfmerk-vasvrae, oefeneksamens, beplanner, joernaal en welstand-hulpmiddels.

Ontsluit die volle gids op WhatsApp Sien pryse

'n Wenner is 'n verloorder wat een keer meer probeer het.- hou vol tot by die eksamen