እምቅ ኃይል - ችግሮች እና መፍትሄዎች

እምቅ ኃይል - ችግሮች እና መፍትሄዎች

የስበት ኃይል እምቅ ኃይል

1. ጉልበት 4900 ጁልስ 50 ኪ.ግ ክብደት ያለው ነገርን ወደ h ቁመት ለማንሳት ይጠቀም ነበር። የh ቁመት ስንት ነው? በስበት ኃይል ምክንያት ማፋጠን (ግ) = 9.8 ሚሴ^-2.

የሚታወቅ፦

የ ኃይል (ΔPE) = 4900 ጁል

ቅዳሴ የነገሩ (ሜ) = 50 ኪ.ግ.

በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠር ፍጥነት (ግ) = 9.8 ሜ/ሰ²

የሚፈለግ ቁመት (Δh)

መፍትሔው

ΔPE = mg Δh

4900 = (50)(9.8) Δh

4900 = 490 Δh

Δh = 10 ሜትር

የጸደይ እምቅ ኃይል

2. ከታች ያለው ግራፍ የአንድ ስፕሪንግ ኃይል (F) እና x (የርዝመት ለውጥ) መካከል ያለውን ግንኙነት ያሳያል። የአንድ ስፕሪንግ ርዝመት ለውጥ 8 ሴ.ሜ ከሆነ የፀደይ እምቅ ኃይል ምንድነው?

የሚታወቅ፦

ኃይል (ረ) = 2 ኒውተን

የርዝመት ለውጥ 1 (x) = 1 ሴሜ = 1/100 ሜትር = 0.01 ሜትር

የርዝመት ለውጥ 2 = 8 ሴ.ሜ = 8/100 ሜትር = 0.08 ሜትር

የሚፈለግ፦ የፀደይ እምቅ ኃይል

መፍትሔው

የጸደይ ቋሚነት፡

የጸደይ እምቅ ኃይል፡

∆PE = 1/2 ኪ.ሜ²

∆PE = 1/2 (200 N/m)(0.08 ሜትር)²

∆PE = (100 N/m)(0.0064 ሜትር²)

∆PE = 0.64 Nm

3. ከታች ባለው ሰንጠረዥ ላይ በመመስረት፣ F = የነገር ክብደት፣ ∆L = የጸደይ ርዝመት ለውጥ። በጸደይ ወቅት የተሰራው ስራ ምንድነው ስለዚህ የጸደይ ርዝመት ለውጥ 10 ሴ.ሜ ነው።

የሚታወቅ፦

የጸደይ ርዝመት ለውጥ (∆L) = 10 ሴ.ሜ = 0.1 ሜትር

የሚፈለግ፦ በጸደይ ወቅት የተከናወነ ሥራ

መፍትሔው

የጸደይ ቋሚነት፡

k = F / ∆x = 20 N / 0.04 m = 500 N/m

k = F / ∆x = 30 N / 0.06 m = 500 N/m

k = F / ∆x = 40 N / 0.08 m = 500 N/m

የጸደይ ቋሚ 500 N/m

ስራው የሚካሄደው በጸደይ ወቅት ስለሆነ የጸደይ ርዝመት ለውጥ 10 ሴ.ሜ ነው፡

ወ = 1/2 ኪ.ሜ ∆ሊ² = 1/2 (500 N/m)(0.1 ሜትር)² = (250 N/m)(0.01 ሜትር)²) = 2.5 N m = 2.5 ጁልስ።

4. ከታች ያለው ግራፍ በሃይል (F) እና በርዝመት ለውጥ (x) መካከል ያለውን ግንኙነት ያሳያል። ከታች ባለው ግራፍ ላይ በመመስረት የጸደይ እምቅ ኃይል ምንድነው?

የሚታወቅ፦

ረ = 40 ኒውተን

Δx = 0.08 ሜትር

የሚፈለግ፦ የጸደይ እምቅ ኃይል

መፍትሔው

የጸደይ ቋሚነት፡

k = F / Δx

የጸደይ እምቅ ኃይል፡

PE = ½ ኪ Δx² = ½ (F/Δx) Δx² = ½ ፋ Δx

PE = ½ (40) (0.08) = (20) (0.08) = 1.6 ጁል

1. እምቅ ኃይል ምንድን ነው?
   • መልስእምቅ ኃይል፡ አንድ ነገር በአቀማመጡ ወይም በሁኔታው ምክንያት ያለው ኃይል ነው። ሥራ የመሥራት አቅም ያለው ነገር ግን በአሁኑ ጊዜ እንቅስቃሴ የማያመጣው ኃይል ነው።
2. የስበት ኃይል በከፍታ ላይ እንዴት ይወሰናል?
   • መልስየስበት ኃይል ከማጣቀሻ ነጥብ በላይ ካለው ነገር ቁመት ጋር በቀጥታ ተመጣጣኝ ነው። ፎርሙላው PE ነው።$=mgh$PE እምቅ ኃይል ሲሆን፣ $m$ ብዛት ነው፣ $g$ የስበት ፍጥነት መጨመር ነው፣ እና $h$ ቁመቱ ነው.
3. የተዘረጋ ወይም የተጨመቀ ምንጭ እምቅ ኃይል አለው የሚባለው ለምንድን ነው?
   • መልስ፦ አንድ ምንጭ ከሚዛን ቦታው ሲዘረጋ ወይም ሲጨመቅ፣ ኃይልን ያከማቻል። ይህ ኃይል ጸደይ ወደ ሚዛኑ ሁኔታ ሲመለስ ስራ የመሥራት አቅም አለው። ይህ የተከማቸ ኃይል የመለጠጥ አቅም ኃይል ተብሎ ይጠራል።
4. የአንድ ነገር እምቅ ኃይል በስበት መስክ ውስጥ ከመጀመሪያው ቁመቱ በእጥፍ ከፍ ካለ እንዴት ይለወጣል?
   • መልስ፦ አንድ ነገር ከመጀመሪያው ቁመቱ በእጥፍ ከፍ ካለ የስበት እምቅ ኃይል በእጥፍ ይጨምራል። ይህ የሆነበት ምክንያት እምቅ ኃይል በከፍታ ላይ ቀጥተኛ ጥገኛ ስለሆነ ነው።
5. አንድ ነገር አሉታዊ የኃይል አቅም ሊኖረው ይችላል? ያብራሩ።
   • መልስ፦ አዎ፣ እምቅ ኃይል እንደ የማጣቀሻ ነጥብ ምርጫ አሉታዊ ሊሆን ይችላል። ለምሳሌ፣ በስበት ኃይል እምቅ ኃይል ችግሮች ውስጥ፣ ብዙውን ጊዜ ዜሮ እምቅ ኃይል እንዳለው እናስቀምጣለን። አንድ ነገር ከዚህ የማጣቀሻ ነጥብ በታች (እንደ ጉድጓድ ውስጥ) ቢሆን ኖሮ እምቅ ጉልበቱ ከተመረጠው ማጣቀሻ አንጻር አሉታዊ ይሆናል።
6. እምቅ ኃይል በተዘጋ ስርዓት ውስጥ ከኪነቲክ ኃይል ጋር እንዴት ይዛመዳል?
   • መልስ፦ ምንም ውጫዊ ኃይሎች በሌሉበት በተዘጋ ስርዓት ውስጥ፣ አጠቃላይ ኃይል (ኪነቲክ + አቅም) ቋሚ ሆኖ ይቆያል። ይህ መርህ የተመሠረተው በኢነርጂ ጥበቃ ላይ ነው። እምቅ ኃይል ሲጨምር፣ የኪነቲክ ኃይል ይቀንሳል፣ እና በተቃራኒው።
7. የፖም የስበት ኃይል ከዛፍ ሲወድቅ ምን ይሆናል?
   • መልስፖሙ ሲወድቅ የስበት እምቅ ጉልበቱ ወደ ምድር እየቀረበ ስለሆነ ይቀንሳል። ይህ የጠፋ እምቅ ጉልበት ወደ ኪኔቲክ ኃይል ይለወጣል፣ ይህም ፖሙ ሲወድቅ በፍጥነት እንዲንቀሳቀስ ያደርገዋል።
8. ፔንዱለም በማዕበሉ ጫፍ ላይ ከፍተኛውን ኃይል የሚይዘው ለምንድን ነው?
   • መልስፔንዱለም በሚወዛወዝበት ጫፍ ላይ ከማረፊያ ቦታው አንፃር ከፍተኛው ቦታ ላይ ይገኛል። ይህ ማለት ከፍተኛው ቁመት እና ስለዚህ ከፍተኛው የስበት ኃይል አለው ማለት ነው። ወደ ታች ሲወዛወዝ ይህ ኃይል ወደ ኪኔቲክ ኃይል ይቀየራል።
9. አንድ ነገር በስበት ኃይል መስክ ውስጥ ባይሆንም እንኳ እምቅ ኃይል ሊኖረው ይችላል?
   • መልስ: አዎ። እምቅ ኃይል የስበት ኃይል መስኮችን ብቻ የሚያካትት አይደለም። ለምሳሌ፣ በጠፈር ጣቢያ ላይ የተጨመቀ ስፕሪንግ (የስበት ኃይል ተፅእኖ አነስተኛ በሆነበት) አሁንም የመለጠጥ እምቅ ኃይል አለው። በተመሳሳይ፣ በኤሌክትሪክ መስክ ውስጥ ያሉ ቻርጆች የኤሌክትሪክ እምቅ ኃይል አላቸው።

10. የአንድ ነገር ክብደት የስበት ኃይልን እንዴት ይነካዋል?

    • መልስየስበት ኃይል ከዕቃ ክብደት ጋር በቀጥታ ተመጣጣኝ ነው። የአንድን ነገር ክብደት በእጥፍ ካሳደጉት የስበት ኃይል (በተመሳሳይ ቁመት) በእጥፍ ይጨምራል።