Werk-meganiese energiebeginsel
Die arbeid-kinetiese energie-stelling stel dat die netto arbeid of die arbeid verrig deur die netto krag gelyk is aan die verandering in kinetiese energie.
W netto = NA t – NA o = 1⁄2 m(v t² – v o² )
W netto = Daar is twee tipes kragte, naamlik konserwatiewe krag en nie-konserwatiewe krag. Dus kan netto arbeid beskou word as die werk wat deur 'n konserwatiewe krag verrig word en die werk wat deur 'n nie-konserwatiewe krag verrig word.
W c + W nc = ΔKE
Die werk wat deur 'n konserwatiewe krag verrig word, is gelyk aan die negatiewe verandering in potensiële energie:
W c = -ΔPE
– ΔPE + W nc = ΔKE
W nc = ΔPE + ΔKE
Wnc = ΔME
Die vergelyking hierbo stel dat die werk wat deur 'n nie-konserwatiewe krag op 'n voorwerp verrig word, gelyk is aan die verandering in die meganiese energie van die voorwerp. Meganiese energie = potensiële energie + kinetiese energie. Potensiële energie kan die vorm van gravitasie-potensiële energie of elastiese potensiële energie aanneem.
Voorbeeldvraag: Die arbeid-meganiese energie-stelling
'n 2 kg-boks beweeg aanvanklik teen 'n spoed van 10 m/s. Kort daarna stop die boks. Die kinetiese wrywingskoëffisiënt tussen die boks en die vloer is 0.2. Die gravitasieversnelling is 10 m/s² . Hoeveel is die boks se verplasing?
Bespreking:
Geïdentifiseer: m = 2 kg, v o = 10 m/s, vt = 0, k = 0.2, w = mg = (1 kg)(10 m/s² ) = 10 kg m/s² = 10 Newton,
Gevra: die hoeveelheid van die boks se verplasing (s)
Die arbeid-meganiese energie-stelling:
W nc = ΔME
W nc = ΔPE + ΔKE
Die hoogte (h) bly konstant of daar is geen verandering in die hoogte nie, dus is daar geen verandering in die gravitasiepotensiële energie nie.
Wnc = ΔKE
Die werk wat deur die kinetiese wrywingskrag verrig word, is:
W nc = – f k s = μ k N -s = μ k w -s = μ k mg -s
W nc = – (0.2)(2)(10)(s) = – (4)(s)
Die kinetiese wrywingskrag verrig negatiewe werk (die kinetiese wrywingskrag is in die teenoorgestelde rigting van die voorwerp se verplasing)
Verandering in die kinetiese energie:
ΔKE = 1⁄2 m (v t 2 – v o 2 ) = 1⁄2 (2)(0 2 – 10 2 ) = (0 – 100) = – 100
Voorwerp se verplasing:
W nc = ΔKE
– (4)(e) = – 100
s = – 100 / – 4 = 25 meter
20 konseptuele vrae en antwoorde oor die werk-meganiese energiebeginsel:
1. Vraag: Wat is die arbeid-meganiese energiebeginsel? Antwoord: Die arbeid-meganiese energiebeginsel stel dat die arbeid wat op 'n voorwerp verrig word, gelyk is aan die verandering in sy meganiese energie.
2. Vraag: Hoe word arbeid in fisika gedefinieer? Antwoord: Arbeid word gedefinieer as die produk van die krag wat op 'n voorwerp toegepas word en die afstand wat dit in die rigting van die krag beweeg.
3. Vraag: Wat behels meganiese energie? Antwoord: Meganiese energie bestaan uit 'n voorwerp se kinetiese energie en potensiële energie.
4. Vraag: Wat kan gesê word oor die totale meganiese energie van 'n geslote stelsel in die afwesigheid van nie-konserwatiewe kragte? Antwoord: Die totale meganiese energie bly konstant.
5. Vraag: Gee 'n voorbeeld van 'n konserwatiewe krag. Antwoord: Swaartekrag is 'n voorbeeld van 'n konserwatiewe krag.
6. Vraag: Hoe verskil potensiële energie van kinetiese energie? Antwoord: Potensiële energie is die energie as gevolg van posisie, soos hoogte bo die grond, terwyl kinetiese energie as gevolg van beweging is.
7. Vraag: Hoe hou die werk wat deur 'n konserwatiewe krag verrig word verband met potensiële energie? Antwoord: Die werk wat deur 'n konserwatiewe krag verrig word, is gelyk aan die negatiewe verandering in potensiële energie.
9. Vraag: Hoe verduidelik die werk-meganiese energie-beginsel die omskakeling van potensiële energie na kinetiese energie in 'n vryvallende voorwerp? Antwoord: Soos 'n voorwerp val, neem die potensiële energie af en die kinetiese energie neem toe met 'n ekwivalente hoeveelheid, wat die totale meganiese energie konstant hou.
10. Vraag: Wat gebeur met die meganiese energie van 'n stelsel wanneer nie-konserwatiewe kragte, soos wrywing, daarop inwerk? Antwoord: Die meganiese energie neem af omdat nie-konserwatiewe kragte energie, dikwels as hitte, versprei.
11. Vraag: Kan die meganiese energie van 'n stelsel toeneem? Antwoord: Ja, wanneer eksterne arbeid op die stelsel verrig word.
12. Vraag: Hoe hou die konsep van arbeid verband met energie? Antwoord: Arbeid is die middel waardeur energie in 'n stelsel oorgedra of getransformeer word.
13. Vraag: As 'n voorwerp teen 'n konstante snelheid beweeg, wat kan gesê word oor die netto arbeid wat daarop verrig word? Antwoord: Die netto arbeid wat daarop verrig word, is nul omdat geen versnelling plaasvind nie.
15. Vraag: Waarom het 'n saamgeperste veer potensiële energie? Antwoord: Wanneer 'n veer saamgepers word, word arbeid daarop verrig, wat as potensiële energie gestoor word. Hierdie energie kan vrygestel word wanneer die veer losgelaat word.
16. Vraag: Wat is die arbeid-energie-stelling? Antwoord: Die arbeid-energie-stelling stel dat die arbeid wat op 'n voorwerp verrig word, gelyk is aan die verandering in sy kinetiese energie.
17. Vraag: Hoe hou drywing verband met arbeid? Antwoord: Drywing is die tempo waarteen arbeid verrig of energie oorgedra word. Dit word bereken as , waar arbeid is en tyd is.
18. Vraag: Kan arbeid 'n negatiewe waarde hê? Antwoord: Ja, arbeid is negatief wanneer die krag en die rigting van beweging teenoorgesteld is.
19. Vraag: As die hoek tussen die krag en die rigting van beweging 90 grade is, wat is die arbeid wat verrig word? Antwoord: Die arbeid wat verrig word, is nul omdat die krag geen komponent in die rigting van beweging het nie.
20. Vraag: Hoe maak 'n eenvoudige masjien, soos 'n hefboom, werk makliker? Antwoord: 'n Hefboom verander nie die totale werk wat verrig word nie, maar verander die manier waarop die krag toegepas word, wat die taak meer hanteerbaar of doeltreffend maak.
Die konsep van arbeid en die meganiese energiebeginsel is fundamenteel in fisika en bied 'n fundamentele begrip van hoe energie in verskeie stelsels oorgedra en getransformeer word.
