ግፊት - ችግሮች እና መፍትሄዎች
1. 0.5 ኪ.ግ ኳስ የሌለው ከ h 1 = 7.2 ሜትር ቁመት ይወድቃል እና የ h 2 = 3.2 ሜትር ቁመት ያንፀባርቃል ። በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠረው ፍጥነት = 10 ሜ/ሰ 2። ግፊትን ይወስኑ ።
የሚታወቅ፦
የኳሱ ክብደት (ሜ) = 0.5 ኪ.ግ
የመጀመሪያ ቁመት (ሰ 1 ) = 7.2 ሜትር
ሁለተኛ ቁመት (ሰ 2 ) = 3.2 ሜትር
በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠር ፍጥነት (ግ) = 10 ሜ/ሰ 2
ተፈላጊ ፡ ኢምፕልዝ (I)
መፍትሔው
ከግጭቶች በፊት የኳሱ ፍጥነት (v o )
ከግጭቱ በፊት የኳሱ ፍጥነት የሚሰላው የነጻ ውድቀት እንቅስቃሴን እኩልታ በመጠቀም ነው። የሚታወቅ ፡ ቁመት (ሰ) = 7.2 ሜትር፣ በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠረው ፍጥነት (ሰ) = 10 ሜትር/ሰ 2። የሚፈለግ ፡ ከግጭቱ በኋላ የመጨረሻው ፍጥነት።
v 2 = 2 ግ
v o 2 = 2(10)(7.2) = 144
v o = 2(10)(7.2) = 12 ሜ/ሰ
ከግጭቱ በፊት የኳሱ ፍጥነት (v o ) = -12 ሜ/ሰ። የመቀነስ ምልክት የኳሱን አቅጣጫ ያሳያል።
ከግጭት በኋላ የኳሱ ፍጥነት (v t )
ከግጭት በኋላ የኳሱ ፍጥነት የሚሰላው በአቀባዊ እንቅስቃሴ እኩልታ ነው። የሚታወቅ ፡ ቁመት (ሰ) = 3.2 ሜትር፣ በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠረው ፍጥነት (ግ) = -10 ሜ/ሰ 2 ፣ የመጨረሻው ፍጥነት በከፍተኛው ቁመት (v t 2 ) = 0። የሚፈለግ ፡ በኳሱ እና በወለሉ መካከል ከተጋጨ በኋላ የመጀመሪያው ፍጥነት።
v t 2 = v o 2 + 2 ግ
0 = v o 2 + 2 (-10)(3.2)
v o 2 = 64
v o = √64 = 8 ሜ/ሰ
ከግጭት በኋላ የኳሱ ፍጥነት (v t ) 8 ሜ/ሰ
ኢምፕልዝ (I)
ኢምፕልዝ (I) = የሞመንተም ለውጥ (Δp)
እኔ = m (v t – v o ) = (0.5)(8-(-12)) = (0.5)(8 + 12) = (0.5)(20) = 10 የኒውተን ሰከንዶች
2. 5 ግራም ኳስ ከከፍታ በነፃነት ወርዶ ወለሉን ይመታል። በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠረው ፍጥነት፣ g = 10 ms -2 ። ከግጭቱ በፊት የኳሱ ፍጥነት 6 ms -1 ሲሆን ከግጭቱ በኋላ ኳሱ በ4 m/s ቀጥ ብሎ ይንፀባረቃል። ግፊቱን ይወስኑ።
የሚታወቅ፦
የኳሱ ክብደት (ሜ) = 5 ግራም = 0.005 ኪ.ግ
ከግጭቱ በፊት የኳሱ ፍጥነት (v o ) = -6 ሜ/ሰ
ከግጭት በኋላ የኳሱ ፍጥነት (vt ) = 4 ሜ/ሰ
የፕላስ እና የመቀነስ ምልክቶች ከግጭቱ በፊት ያለው አቅጣጫ ከግጭቱ በኋላ ካለው አቅጣጫ ጋር ተቃራኒ መሆኑን ያመለክታሉ።
ተፈላጊ ፡ ኢምፕልዝ (I)
መፍትሔው
ኢምፕልዝ (I) = በሞመንተም ውስጥ ያለው አጠቃላይ ለውጥ (Δp)።
I = Δp = mv t – mv o = m (v t – v o )
እኔ = (0.005)(4 – (-6)) = (0.005)(4 + 6) = (0.005)(10) = 0.05 ኒውተን ሰከንድ
3. 20 ግራም የሚለካ ፍጥነት በግራ በኩል 4 ms -1 ። ከግድግዳው ጋር ከተጋጨ በኋላ ኳሱ በቀኝ በኩል v 2 = 2 ms -1 በሆነ ፍጥነት ይንጸባረቃል። ግፊቱን ይወስኑ።
የሚታወቅ፦
የኳሱ ክብደት (ሜ) = 20 ግራም = 0.020 ኪ.ግ
ከግጭቱ በፊት የኳሱ ፍጥነት (v o ) = -4 ሜ/ሰ (ወደ ግራ)
ከግጭት በኋላ የኳሱ ፍጥነት (v t ) = +2 ሜ/ሰ (በስተቀኝ)
የመደመር እና የመቀነስ ምልክቶች ተቃራኒውን አቅጣጫ ያመለክታሉ።
ተፈላጊ ፡ ኢምፕልዝ
መፍትሔው
ኢምፕልዝ (I) = የሞመንተም ለውጥ (Δp) = mv t – mv o
ኢምፕልዝ (I) = m (v t – v o ) = 0.02 (2 – (-4))
ኢምፕልዝ (I) = 0.02 (2 + 4) = 0.02 (6)
ኢምፕልዝ (I) = 0.12 የኒውተን ሰከንዶች።
4. በ5 ሜትር/ሰከንድ የሚንቀሳቀስ 2 ኪ.ግ ኳስ ግድግዳ ላይ ይመታና በ-5 ሜትር/ሰ ፍጥነት ይመለሳል። በኳሱ ላይ የተገጠመውን ግፊት ያግኙ።
መፍትሄ፡ ኢምፕል = የሞመንተም ለውጥ = m(v₂ – v₁) = 2(-5 – 5) = -20 ኪ.ግ ሜ/ሰ
5. 3 ኪ.ግ የሚመዝን ነገር ለ 4 ሰከንዶች የ 6 N ኃይል ያጋጥመዋል። ዕቃው የሚያጋጥመው ግፊት ምንድን ነው?
መፍትሄ፡ ኢምፕል = FΔt = 6 × 4 = 24 N s
6. 0.5 ኪ.ግ የሚመዝን ነገር እረፍት ላይ ሲሆን ከዚያም በ10 N·s ግፊት ይጣደፋል። የመጨረሻው ፍጥነት ስንት ነው?
መፍትሄ፡ የመጨረሻ ፍጥነት = ኢምፕል / ክብደት = 10 / 0.5 = 20 ሜ/ሰ
7. የ30 N·s ግፊት በ6 ኪ.ግ ነገር ላይ ይሰራል። የፍጥነት ለውጥ ምንድነው?
መፍትሄ፡ Δv = ኢምፕልዝ / ክብደት = 30/6 = 5 ሜ/ሰ
8. በ3 ሜትር/ሰከንድ ፍጥነት የሚንቀሳቀስ 100 ግራም ኳስ በኃይል ይቆማል። የግፊቱ ዋጋ ስንት ነው?
መፍትሄ፡ ኢምፕልዝ = m(v₂ – v₁) = 0.1(0 – 3) = -0.3 ኪ.ግ ሜ/ሰ
9. 2 ኪ.ግ የሚመዝን ነገር ለ5 ሰከንዶች የ4 N ኃይል ያጋጥመዋል። ግፊቱን ያግኙ።
መፍትሄ፡ ኢምፕል = FΔt = 4 × 5 = 20 N s
10. 3 ኪ.ግ ክብደት ያለው ነገር በ3 ሜ/ሰ ፍጥነት እየተንቀሳቀሰ ሲሆን በኃይል ምክንያት እረፍት ያገኛል። ምላሹን ያግኙ።
መፍትሄ፡ ኢምፕልዝ = m(v₂ – v₁) = 3(0 – 3) = -9 ኪ.ግ ሜ/ሰ
11. 5 ኪ.ግ የሚመዝን ነገር ለ3 ሰከንዶች 2 N ኃይል ያጋጥመዋል። ግፊቱ ምንድን ነው?
መፍትሄ፡ ኢምፕል = FΔt = 2 × 3 = 6 N s
12. የ8 N·s ግፊት በ4 ኪ.ግ ነገር ላይ ይሰራል። የፍጥነት ለውጥ ምንድነው?
መፍትሄ፡ Δv = ኢምፕልዝ / ክብደት = 8/4 = 2 ሜ/ሰ
13. በ2 ሜትር/ሰከንድ የሚንቀሳቀስ 1 ኪ.ግ ኳስ ግድግዳ ላይ ይመታና አቅጣጫውን በተመሳሳይ ፍጥነት ይገለብጣል። በኳሱ ላይ የተገጠመውን ግፊት ያግኙ።
መፍትሄ፡ ኢምፕልዝ = m(v₂ – v₁) = 1(-2 – 2) = -4 ኪ.ግ·ሜ/ሰ
14. 4 ኪ.ግ የሚመዝን ነገር ለ3 ሰከንዶች የ3 N ኃይል ያጋጥመዋል። ግፊቱን ያግኙ።
መፍትሄ፡ ኢምፕል = FΔt = 3 × 3 = 9 N s
15. የ10 N·s ግፊት በ2 ኪ.ግ ነገር ላይ ይሰራል። የፍጥነት ለውጥ ምንድነው?
መፍትሄ፡ Δv = ኢምፕልዝ / ክብደት = 10/2 = 5 ሜ/ሰ
16. 3 ኪ.ግ የሚመዝን ነገር ለ 2 ሰከንዶች የ 5 N ኃይል ያጋጥመዋል። ዕቃው የሚያጋጥመው ግፊት ምንድን ነው?
መፍትሄ፡ ኢምፕል = FΔt = 5 × 2 = 10 N s
17. 4 ኪ.ግ ክብደት ያለው ነገር በ5 ሜ/ሰ ፍጥነት እየተንቀሳቀሰ ሲሆን በኃይል ምክንያት እረፍት ያገኛል። ምላሹን ያግኙ።
መፍትሄ፡ ኢምፕልዝ = m(v₂ – v₁) = 4(0 – 5) = -20 ኪ.ግ ሜ/ሰ
18. 2 ኪ.ግ የሚመዝን ነገር ለ3 ሰከንዶች የ6 N ኃይል ያጋጥመዋል። ግፊቱን ያግኙ።
መፍትሄ፡ ኢምፕል = FΔt = 6 × 3 = 18 N s
19. የ12 N·s ግፊት በ3 ኪ.ግ ነገር ላይ ይሰራል። የፍጥነት ለውጥ ምንድነው?
መፍትሄ፡ Δv = ኢምፕልዝ / ክብደት = 12/3 = 4 ሜ/ሰ
20. 5 ኪ.ግ የሚመዝን ነገር ለ4 ሰከንዶች 1 N ኃይል ያጋጥመዋል። ግፊቱ ምንድን ነው?
መፍትሄ፡ ኢምፕል = FΔt = 1 × 4 = 4 N s
21. የ15 N·s ግፊት በ5 ኪ.ግ ነገር ላይ ይሰራል። የፍጥነት ለውጥ ምንድነው?
መፍትሄ፡ Δv = ኢምፕልዝ / ክብደት = 15/5 = 3 ሜ/ሰ
22. በ4 ሜትር/ሰከንድ የሚንቀሳቀስ የ3 ኪ.ግ ኳስ በኃይል ይቆማል። የግፊቱ ዋጋ ስንት ነው?
መፍትሄ፡ ኢምፕልዝ = m(v₂ – v₁) = 3(0 – 4) = -12 ኪ.ግ ሜ/ሰ
23. 2 ኪ.ግ የሚመዝን ነገር ለ1 ሰከንድ 5 N ኃይል ያጋጥመዋል። ግፊቱን ያግኙ።
መፍትሄ፡ ኢምፕል = FΔt = 5 × 1 = 5 N s
- ፕሉሽን ምንድን ነው?
- መልስ: ኢምፕልዝ የአንድ ኃይል ውጤት እና በአንድ ነገር ላይ የሚሠራበት የጊዜ ክፍተት ነው። የነገሩን የሞመንተም ለውጥ የሚወክል ሲሆን በቀመር የተሰጠውም በቀመር ነው። .
- ግፊት ከሞመንተም ጋር እንዴት ይዛመዳል?
- መልስ: ኢምፕልዝ የአንድ ነገር ሞመንተም ለውጥ ጋር እኩል ነው። አንድ ነገር ፕሉሽን ካጋጠመው፣ ሞመንተም በዚያው መጠን ይለወጣል።
- ከከፍታ ላይ ሲዘሉ ከጠንካራ ወለል ይልቅ ለስላሳ ምንጣፍ ላይ ማረፍ ለምን የበለጠ አስተማማኝ ነው?
- መልስ: ለስላሳ ምንጣፍ ከጠንካራ ወለል ጋር ሲነጻጸር መዝለያውን ወደ ማቆሚያ ለማምጣት የሚፈጀውን ጊዜ ይጨምራል። ረዘም ያለ የማቆሚያ ጊዜ ማለት በመዝለያ ላይ የሚተገበር አነስተኛ አማካይ ኃይል ማለት ሲሆን ይህም የጉዳት አደጋን ይቀንሳል። ይህ ረዘም ያለ ጊዜ የሚቀንስ ኃይል ግን ተመሳሳይ ግፊት ያስከትላል።
- በመኪናዎች ውስጥ የአየር ከረጢቶች በግፊት ረገድ እንዴት ይሰራሉ?
- መልስ: የአየር ከረጢቶች በግጭት ወቅት በፍጥነት ይነፍሳሉ፣ ይህም የአንድ ሰው ሞመንተም ወደ ዜሮ የሚደርስበትን ጊዜ ይጨምራል። የኃይልውን የጊዜ ክፍተት (ፍጥነት) በመጨመር፣ በሰውየው ላይ የሚፈጠረው አማካይ ኃይል ይቀንሳል፣ ይህም የጉዳት አደጋን ይቀንሳል።
- የቤዝቦል ተጫዋቾች ኳስ ሲመቱ "የሚከተሉት" ለምንድን ነው?
- መልስ: መከታተል በባት እና በኳሱ መካከል ያለውን የመገናኛ ጊዜ ይጨምራል። ረዘም ያለ የመገናኛ ጊዜ ማለት በኳሱ ላይ የበለጠ ግፊት ሊፈጠር ይችላል ማለት ነው፣ ይህም የኳሱን ሞመንተም ለውጥ ሊያባብስ ይችላል፣ ይህም ከባድ ምት ሊያስከትል ይችላል።
- በትራንስፖርት ውስጥ ያሉ እቃዎች ብዙውን ጊዜ በመሸፈኛ ቁሳቁሶች የታሸጉት ለምንድነው?
- መልስ: እንደ አረፋ ወይም የአረፋ መጠቅለያ ያሉ የትራስ ቁሶች አንድ ነገር ኃይል ሲያጋጥመው (ለምሳሌ፣ በድንገት በሚቆምበት ወይም በሚወድቅበት ጊዜ) ለማቆም የሚፈጀውን ጊዜ ይጨምራሉ። ይህም ለአንድ የተወሰነ ግፊት በእቃው ላይ ያለውን አማካይ ኃይል ይቀንሳል፣ ይህም ጉዳትን ለመከላከል ይረዳል።
- ግፊት የቅርጫት ኳስን በኃይል መወርወር የሚያስከትለውን ውጤት እንዴት ያብራራል?
- መልስ: የቅርጫት ኳስ ሲወረውሩ የበለጠ ኃይል መጠቀም ወደ ኳሱ የሚገፋውን ግፊት ይጨምራል፣ ይህም የኳሱ ፍጥነት ላይ ከፍተኛ ለውጥ ያስከትላል። ይህ ማለት ኳሱ በከፍተኛ ፍጥነት ይመለሳል ማለት ነው።
- በስሜት አንፃር፣ አትሌቶች ሲወድቁ "እንዲያንከባለሉ" የሚመከሩት ለምንድን ነው?
- መልስ: በሚወድቅበት ጊዜ መንከባለል የፍጥነት ለውጥ የሚከሰትበትን ጊዜ ይጨምራል። ይህ ማለት በአትሌቱ ሰውነት ላይ የሚፈጠረው አማካይ ኃይል ይቀንሳል፣ ይህም የመጉዳት እድልን ይቀንሳል።
- ሁለት የተለያየ መጠን ያላቸው ኃይሎች በአንድ ነገር ላይ ለተመሳሳይ ጊዜ የሚሰሩ ከሆነ፣ ግፊታቸው እንዴት ይወዳደራል?
- መልስ: ግፊቱ የኃይልና የጊዜ ውጤት ነው። የጊዜ ርዝመቱ ለሁለቱም ኃይሎች አንድ ስለሆነ፣ የትልቁ ኃይል ግፊት ከትንሹ ኃይል ግፊት የበለጠ ይሆናል።
- የጎልፍ ተጫዋቾች የጎልፍ ኳስ ሲመቱ በስሜት ህዋሳት ረገድ "የሚወዛወዝ" እንቅስቃሴን የሚጠቀሙት ለምንድን ነው?
- መልስ: የመወዛወዝ እንቅስቃሴው በጎልፍ ክለቡ እና በኳሱ መካከል ያለውን የመገናኛ ጊዜ ይጨምራል። ረዘም ያለ የመገናኛ ጊዜ ወደ ኳሱ የበለጠ ግፊት እንዲደርስ ያስችላል፣ ይህም በኳሱ ሞመንተም ላይ ትልቅ ለውጥ እና በዚህም ምክንያት የበለጠ ድራይቭ እንዲኖር ያደርጋል።
