ወግ አጥባቂ ኃይል እና ወግ አጥባቂ ያልሆነ ኃይል

ወግ አጥባቂ ኃይል እና ወግ አጥባቂ ያልሆነ ኃይል

1. ወግ አጥባቂ ኃይል

1.1 ክብደት (ወ)

ወደ መጀመሪያው ቦታው ወደታች ከመሄድዎ በፊት ከፍተኛ ቁመት እስኪደርስ ድረስ በአቀባዊ ወደ ላይ የሚንቀሳቀስ ነገር ይመልከቱ። በ h በአቀባዊ ወደ ላይ ሲንቀሳቀስ፣ ክብደቱ ከመፈናቀሉ አቅጣጫ ተቃራኒ ነው። ስለዚህ፣ ክብደቱ በነገሩ ላይ አሉታዊ ይሰራል። 

ወ = wh (ኮስ 180 ^o ) = – wh = – mgh

ከፍተኛውን ከፍታ ከደረሰ በኋላ፣ ዕቃው ወደ መጀመሪያው ቦታው በ h ወደ ታች ይንቀሳቀሳል። ወደ ታች ሲንቀሳቀስ፣ ክብደቱ ከመፈናቀሉ ጋር በተመሳሳይ አቅጣጫ ነው። ከመፈናቀሉ ጋር በተመሳሳይ አቅጣጫ ስለሆነ፣ ክብደቱ አዎንታዊ ስራ ይሰራል።

ወ = wh (cos 0 ^o ) = wh = mgh

የነገሩ ክብደት (ሜ)፣ የስበት ፍጥነት (ግ) እና ቁመት (ሰ) ተመሳሳይ ናቸው፣ ስለዚህ ስራው የሚከናወነው በክብደቱ ነው ምክንያቱም እቃው ወደ መጀመሪያው ቦታው ዜሮ እስኪመለስ ድረስ በአቀባዊ ወደ ላይ መንቀሳቀስ ስለሚጀምር።

ወ = mgh – mgh = 0

1.2 የጸደይ ኃይል

በአግድም አቀማመጥ ላይ የተቀመጠውን ስፕሪንግ ይመልከቱ። የስፕሪንግ የቀኝ ጫፍ ወደ ግራ ከተገፋ ወይም ከተጨመቀ፣ ስፕሪንግ ወደ ቀኝ የመግፋት ኃይልን ይፈጥራል። ስፕሪንግን በመጭመቅ ይህንን ማረጋገጥ ይችላሉ። ለምሳሌ፣ አንድን ነገር በቀኝ ጫፍ ላይ ያስቀምጡ፣ ከዚያም እቃውን ወደ ግራ ይጫኑ። ስፕሪንግ በ Δx ከተለወጠ በኋላ እጅዎን ከእቃው እና ከስፕሪንግ ያስወግዱት። እጅ ከስፕሪንግ ጋር ግንኙነት ካቆመ፣ ስፕሪንግ እቃውን ወደ ቀኝ ይገፋዋል።

እቃው ወደ ግራ ሲንቀሳቀስ፣ የእንቅስቃሴው እና የመፈናቀሉ አቅጣጫ ከፀደይ ኃይል አቅጣጫ ተቃራኒ ነው። አቅጣጫዎቹ እርስ በእርስ ተቃራኒ ስለሆኑ የፀደይ ኃይል አሉታዊ ስራ ይሰራል።

ወ = – ½ ኪ (Δx) ²

እቃው ወደ ቀኝ ሲንቀሳቀስ የእንቅስቃሴውና የመፈናቀሉ አቅጣጫ ከፀደይ ኃይል ጋር ተመሳሳይ ነው። አቅጣጫዎቹ ተመሳሳይ ስለሆኑ የፀደይ ኃይል አዎንታዊ ስራ ይሰራል።

ወ = ½ ኪ (Δx) ²

ጥቅም ላይ የዋለው የጸደይ ወቅት ተመሳሳይ ነው፣ ስለዚህ የጸደይ ቋሚ (k) ተመሳሳይ ነው። የጸደይ መዛባት (Δx)ም ተመሳሳይ ነው።

ስለዚህ፣ ስራው የሚከናወነው እቃው ወደ ግራ በ Δx መንቀሳቀስ ሲጀምር እና ከዚያም ወደ ቀኝ በ Δx ዜሮ ሲመለስ ነው።

ወ = ½ ኪ (Δx) ² - ½ ኪ (Δx) ² = 0

ስራው የሚከናወነው በክብደት እና በጸደይ ኃይል ነው፣ ምክንያቱም እቃው እስኪመለስ ድረስ ከመጀመሪያው ቦታው መንቀሳቀስ ስለሚጀምር ከዜሮ ጋር እኩል ነው። ስራው በአንድ ኃይል የተሰራ ከሆነ ከመጀመሪያው ቦታው እስኪመለስ ድረስ ስለሚንቀሳቀስ ከዜሮ ጋር እኩል ነው፣ ኃይሉ ወግ አጥባቂ ኃይል ይባላል። ስለዚህ፣ የጸደይ ኃይል እና ክብደት የወግ አጥባቂ ኃይሎች ምሳሌዎች ናቸው።

2. ወግ አጥባቂ ያልሆነ ኃይል

ወደ ቀኝ የሚገፋና ከዚያም ወደ ግራ የሚገፋ ነገርን ይመልከቱ። ዕቃው ወደ ቀኝ ሲንቀሳቀስ ወይም ሲፈናቀል፣ የነገሩ የመፈናቀል አቅጣጫ ከግፊት ኃይል (F) አቅጣጫ ጋር ተመሳሳይ እና ከኪኔቲክ ግጭት ኃይል (f _k ) አቅጣጫ ተቃራኒ ነው። ከመፈናቀሉ ጋር ተመሳሳይ አቅጣጫ ስለሆነ፣ የግፊት ኃይል በእቃው ላይ አዎንታዊ ስራ ይሰራል።

ወ = ኤፍ ሰ

በተቃራኒው፣ የኪነቲክ ግጭት ኃይል በነገሩ ላይ አሉታዊ ስራ ይሰራል።

ወ = – f _ks

ስራው የተከናወነው ዕቃው ከመጀመሪያው ቦታው እስኪመለስ ድረስ መንቀሳቀስ ሲጀምር በነገሩ ላይ ባለው የግፊት ኃይል እና የግጭት ኃይል ነው፡

ወ = 2 ፋ ሰከንድ

ወ = -2 f _k s

ስራው የሚከናወነው በመግፋት ኃይል እና በኪነቲክ ግጭት ኃይል ነው፣ ምክንያቱም እቃው እስኪመለስ ድረስ ከመጀመሪያው ቦታው መንቀሳቀስ ስለሚጀምር ከዜሮ ጋር እኩል አይደለም። አንድ ኃይል የሚሠራው ሥራ ዕቃው ከመጀመሪያው ቦታው መንቀሳቀስ ከጀመረበት ጊዜ ጀምሮ ከዜሮ ጋር እኩል ካልሆነ፣ ኃይሉ ወግ አጥባቂ ኃይል ይባላል። ስለዚህ፣ የግፊት ኃይል እና የኪነቲክ ግጭት ኃይል የወግ አጥባቂ ያልሆኑ ኃይሎች ምሳሌዎች ናቸው።

1. ወግ አጥባቂ ኃይል ምንድን ነው? ወግ አጥባቂ ኃይል አንድን ነገር በሁለት ነጥቦች መካከል ለማንቀሳቀስ የሚደረገው ሥራ ከተወሰደው መንገድ ነፃ የሆነበት ነው። የስበት ኃይል እና የኤሌክትሮስታቲክ ኃይሎች የወግ አጥባቂ ኃይሎች ምሳሌዎች ናቸው።

2. ወግ አጥባቂ ኃይል የሚያከናውነው ሥራ ከዕምቅ ኃይል ጋር እንዴት ይዛመዳል? ከነጥብ A ወደ ነጥብ B በሚንቀሳቀስ ነገር ላይ ወግ አጥባቂ ኃይል የሚያደርገው ሥራ በእነዚህ ሁለት ነጥቦች መካከል ባለው የዕምቅ ኃይል (∆U) ላይ ካለው አሉታዊ ለውጥ ጋር እኩል ነው $፡\; W=∆∆U$ ይህ ማለት አንድ ነገር የዕምቅ ኃይል ካገኘ፣ በወግ አጥባቂ ኃይል የሚሰራው ሥራ አሉታዊ ነው፣ እና በተቃራኒው።

3. ወግ አጥባቂ ያልሆነ ኃይል ምንድን ነው? ወግ አጥባቂ ያልሆነ ኃይል አንድን ነገር በሁለት ነጥቦች መካከል ለማንቀሳቀስ የሚደረገው ሥራ በሚወስደው መንገድ ላይ የሚመረኮዝበት ነው። ግጭት እና የአየር መቋቋም የወግ አጥባቂ ያልሆኑ ኃይሎች የተለመዱ ምሳሌዎች ናቸው።

4. ወግ አጥባቂ ያልሆነ ኃይል የአንድን ስርዓት ሜካኒካል ኃይል እንዴት ይነካዋል? ወግ አጥባቂ ያልሆነ ኃይል የአንድን ስርዓት አጠቃላይ ሜካኒካል ኃይል (የኪነቲክ እና እምቅ ኃይሎች ድምር) ሊለውጥ ይችላል። ይህ የሆነበት ምክንያት ወግ አጥባቂ ያልሆነ ኃይል የሚሰራው ሥራ እንደ እምቅ ኃይል የማይከማች ነገር ግን ብዙውን ጊዜ እንደ ሙቀት ወደ ሌሎች የኃይል ዓይነቶች ስለሚለወጥ ነው።

5. አንድ ኃይል በተዘጋ ዑደት መንገድ በመጠቀም ወግ አጥባቂ ወይም ወግ አጥባቂ መሆኑን እንዴት ማወቅ ይቻላል? ለወግ አጥባቂ ኃይል፣ አንድ ነገር ከተጓዘ በኋላ የሚሠራው የተጣራ ሥራ ሙሉ በሙሉ የተዘጋ ዑደት መንገድ ዜሮ ነው። በተዘጋ ዑደት ላይ የሚሠራው የተጣራ ሥራ ዜሮ ካልሆነ፣ ኃይሉ ወግ አጥባቂ አይደለም።

6. የኃይል መስክ ኩርባ አንድ ኃይል ወግ አጥባቂ መሆኑን ወይም አለመሆኑን በመወሰን ረገድ ምን ሚና ይጫወታል? የኃይል መስክ ኩርባ በጠፈር ውስጥ በሁሉም ቦታ ዜሮ ከሆነ፣ ኃይሉ ወግ አጥባቂ ነው። ኩርባው ዜሮ ካልሆነ፣ ኃይሉ ወግ አጥባቂ አይደለም።

7. የስበት ኃይል ከወግ አጥባቂ ኃይሎች ጋር እንዴት ይዛመዳል? የስበት ኃይል እምቅ ኃይል የሚፈጠረው በስበት ኃይል ወግ አጥባቂ ባህሪ ምክንያት ነው። በስበት መስክ ውስጥ የቁመት መጨመር የስበት ኃይል እምቅ ኃይል እንዲጨምር ያደርጋል፣ በስበት ኃይል የሚሰራው ሥራ ደግሞ አሉታዊ ሲሆን አንድ ነገር ወደ ምድር ሲጠጋ እምቅ ኃይል መቀነስን ያመለክታል።

8. ግጭት እንደሌሎች ወግ አጥባቂ ኃይሎች ሁሉ ተያያዥ እምቅ ኃይል የሌለው ለምንድን ነው? ግጭት ወግ አጥባቂ ኃይል ነው፤ ስለዚህ በግጭት የሚሠራው ሥራ እንደ እምቅ ኃይል አይከማችም። በምትኩ፣ ብዙውን ጊዜ ወደ ሌሎች ቅርጾች ይለወጣል፣ ለምሳሌ እንደ ሙቀት፣ እና ሙሉ በሙሉ እንደ ሜካኒካል ኃይል መልሶ ማግኘት አይቻልም።

9. አንድ ነገር በተዘነበለ አውሮፕላን ላይ በሚንሸራተትበት ሁኔታ፣ ወግ አጥባቂ እና ወግ አጥባቂ ኃይሎች እንዴት ሚና ይጫወታሉ? አንድ ነገር በተዘነበለ አውሮፕላን ላይ ሲንሸራተት፣ የስበት ኃይል፣ ወግ አጥባቂ ኃይል፣ በእቃው ላይ ይሠራል፣ እምቅ ጉልበቱን ወደ ኪኔቲክ ኃይል ይለውጠዋል። በእቃው እና በተዘነበለው አውሮፕላን (ያልተጠበቀ ኃይል) መካከል ግጭት ካለ፣ እንቅስቃሴውን ይቃወማል እና የነገሩን ኪኔቲክ ኃይል ይቀንሳል፣ የተወሰነውን ወደ ሙቀት ይለውጠዋል።

10. የአንድ ስርዓት አጠቃላይ ኃይል ወግ አጥባቂ ያልሆኑ ኃይሎች እየተጫወቱ ቢሆንም እንኳን ሊጠበቅ ይችላል? አዎ፣ የአንድ ስርዓት አጠቃላይ ኃይል (እንደ ሜካኒካል፣ ቴርማል፣ ወዘተ ያሉ ሁሉንም የኃይል ዓይነቶችን ጨምሮ) እንደ የኃይል ጥበቃ ህግ መሰረት ተጠብቆ ይቆያል። ሆኖም ግን፣ ወግ አጥባቂ ያልሆኑ ኃይሎች ሲሰሩ፣ የሜካኒካል ኃይል (የኪነቲክ እና እምቅ ኃይሎች ድምር) ላይጠበቅ ይችላል ምክንያቱም አንዳንዶቹ እንደ ሙቀት ወይም ድምጽ ያሉ ወደ ሌሎች የኃይል ዓይነቶች ስለሚቀየሩ።