የሥራ-ሜካኒካል የኃይል መርህ
የሥራ-ኪነቲክ የኢነርጂ ቲዎሪ እንደሚያመለክተው የተጣራ ሥራ ወይም የተጣራ ኃይል የሚያከናውነው ሥራ ከኪነቲክ ኢነርጂ ለውጥ ጋር እኩል ነው።
W ኔት = TO t – TO o = 1⁄2 m(v t 2 – v o 2 )
W net = ሁለት አይነት ሀይሎች አሉ፤ እነሱም ወግ አጥባቂ ሃይል እና ወግ አጥባቂ ሃይል አይደሉም። ስለዚህ፣ የተጣራ ስራ በወግ አጥባቂ ሃይል የሚሰራ ስራ እና ወግ አጥባቂ ሃይል የሚሰራ ስራ እንደሆነ ሊቆጠር ይችላል።
W c + W nc = ΔKE
በወግ አጥባቂ ኃይል የሚሰራው ስራ ከሚመጣው የኃይል ለውጥ ጋር እኩል ነው፡
W c = -ΔPE
– ΔPE + W nc = ΔKE
W nc = ΔPE + ΔKE
Wnc = ΔME
ከላይ ያለው እኩልታ እንደሚያመለክተው በአንድ ነገር ላይ ወግ አጥባቂ ያልሆነ ኃይል የሚሠራው ሥራ ከነገሩ ሜካኒካል ኃይል ለውጥ ጋር እኩል ነው። ሜካኒካል ኃይል = እምቅ ኃይል + ኪነቲክ ኃይል። እምቅ ኃይል የስበት ኃይል ወይም የመለጠጥ እምቅ ኃይል መልክ ሊወስድ ይችላል።
የምሳሌ ጥያቄ፡ የሥራ-ሜካኒካል ኢነርጂ ቲዎሪ
የ2 ኪ.ግ ሳጥን መጀመሪያ ላይ በ10 ሜ/ሰ ፍጥነት ይንቀሳቀሳል። ብዙም ሳይቆይ ሳጥኑ ይቆማል። በሳጥኑ እና ወለሉ መካከል ያለው የኪነቲክ ግጭት ኮፊሸንት 0.2 ነው። የስበት ፍጥነት 10 ሜ/ሰ 2 ነው ። የሳጥኑ መፈናቀል ስንት ነው?
ውይይት:
ተለይቶ የታወቀው፡ m = 2 ኪ.ግ፣ v o = 10 ሜ/ሰ፣ vt = 0፣ k = 0.2፣ w = mg = (1 ኪ.ግ)(10 ሜ/ሰ 2 ) = 10 ኪ.ግ ሜ/ሰ 2 = 10 ኒውተን፣
የተጠየቀው፦ የሳጥኑ የመፈናቀያ መጠን(ዎች)
የሥራ-ሜካኒካል የኃይል ቲዎሪ፡-
W nc = ΔME
W nc = ΔPE + ΔKE
ቁመቱ (h) ቋሚ ሆኖ ይቆያል ወይም በቁመቱ ላይ ምንም ለውጥ የለም፣ ስለዚህ በስበት ኃይል እምቅ ኃይል ላይ ምንም ለውጥ የለም።
Wnc = ΔKE
በኪነቲክ ግጭት ኃይል የሚሠራው ሥራ፡
W nc = – f k s = μ k N -s = μ k w -s = μ k mg -s
W nc = – (0.2)(2)(10)(ዎች) = – (4)(ዎች)
የኪነቲክ ግጭት ኃይል አሉታዊ ስራ ይሰራል (የኪነቲክ ግጭት ኃይል ከነገሩ መፈናቀል በተቃራኒ አቅጣጫ ነው)
የኪነቲክ ኃይል ለውጥ;
ΔKE = 1⁄2 ሜትር (v t 2 – v o 2 ) = 1⁄2 (2)(0 2 – 10 2 ) = (0 – 100) = – 100
የነገሩ መፈናቀል፡
W nc = ΔKE
– (4)(ዎች) = – 100
s = – 100 / – 4 = 25 ሜትር
ስለ ሥራ-ሜካኒካል ኢነርጂ መርህ 20 ፅንሰ-ሀሳባዊ ጥያቄዎች እና መልሶች፡
1. ጥያቄ፡- የሥራ-ሜካኒካል የኃይል መርህ ምንድን ነው? መልስ፡- የሥራ-ሜካኒካል የኃይል መርህ በአንድ ነገር ላይ የሚሠራው ሥራ ከሜካኒካል ጉልበቱ ለውጥ ጋር እኩል መሆኑን ይገልጻል።
2. ጥያቄ፡- ሥራ በፊዚክስ እንዴት ይገለጻል? መልስ፡- ሥራ የሚገለጸው በአንድ ነገር ላይ የሚተገበር ኃይል ውጤት እና በኃይሉ አቅጣጫ የሚንቀሳቀስበት ርቀት ነው።
3. ጥያቄ፡- ሜካኒካል ኢነርጂ ምንድን ነው? መልስ፡- ሜካኒካል ኢነርጂ የአንድን ነገር የኪነቲክ ኢነርጂ እና እምቅ ኢነርጂ ያካትታል።
4. ጥያቄ፡- ወግ አጥባቂ ያልሆኑ ኃይሎች በሌሉበት ጊዜ፣ ስለተዘጋ ስርዓት አጠቃላይ ሜካኒካል ኃይል ምን ማለት ይቻላል? መልስ፡- ጠቅላላ ሜካኒካል ኃይል ቋሚ ሆኖ ይቆያል።
5. ጥያቄ፡- የወግ አጥባቂ ኃይል ምሳሌ ስጥ። መልስ፡- የስበት ኃይል የወግ አጥባቂ ኃይል ምሳሌ ነው።
6. ጥያቄ፡- እምቅ ኃይል ከኪኔቲክ ኃይል የሚለየው እንዴት ነው? መልስ፡- እምቅ ኃይል ማለት ከመሬት በላይ ከፍታ ባለው ቦታ ላይ የሚፈጠር ኃይል ሲሆን ኪኔቲክ ኃይል ደግሞ በእንቅስቃሴ ምክንያት የሚመጣ ነው።
7. ጥያቄ፡- በወግ አጥባቂ ኃይል የሚሰራው ሥራ ከዕምቅ ኃይል ጋር እንዴት ይዛመዳል? መልስ፡- በወግ አጥባቂ ኃይል የሚሰራው ሥራ በእምቅ ኃይል ላይ ካለው አሉታዊ ለውጥ ጋር እኩል ነው።
9. ጥያቄ፡- የስራ-ሜካኒካል የኢነርጂ መርህ በአንድ ፍሪ-ሊወድቅ በሚችል ነገር ውስጥ እምቅ ኃይል ወደ ኪኔቲክ ኢነርጂ እንዴት መቀየርን ያብራራል? መልስ፡- አንድ ነገር ሲወድቅ እምቅ ኢነርጂው ይቀንሳል እና የኪኔቲክ ኢነርጂው በእኩል መጠን ይጨምራል፣ ይህም አጠቃላይ የሜካኒካል ኢነርጂው ቋሚ እንዲሆን ያደርጋል።
10. ጥያቄ፡- እንደ ግጭት ያሉ ወግ አጥባቂ ያልሆኑ ኃይሎች በእሱ ላይ ሲሠሩ የስርዓቱ ሜካኒካል ኃይል ምን ይሆናል? መልስ፡- ወግ አጥባቂ ያልሆኑ ኃይሎች ኃይልን ብዙውን ጊዜ እንደ ሙቀት ስለሚያጠፉ የሜካኒካል ኃይል ይቀንሳል።
11. ጥያቄ ፡ የአንድ ስርዓት ሜካኒካል ኃይል ሊጨምር ይችላል? መልስ ፡ አዎ፣ በስርዓቱ ላይ ውጫዊ ስራ ሲሰራ።
12. ጥያቄ ፡ የሥራ ጽንሰ-ሀሳብ ከኃይል ጋር እንዴት ይዛመዳል? መልስ ፡ ሥራ ኃይል በስርዓት ውስጥ የሚተላለፍበት ወይም የሚለወጥበት መንገድ ነው።
13. ጥያቄ፡- አንድ ነገር በቋሚ ፍጥነት የሚንቀሳቀስ ከሆነ፣ በላዩ ላይ ስለተሰራው የተጣራ ስራ ምን ማለት ይቻላል? መልስ፡- በእሱ ላይ የተደረገው የተጣራ ስራ ዜሮ ነው ምክንያቱም ምንም አይነት ፍጥነት ስለማይፈጠር።
15. ጥያቄ ፡ የተጨመቀ ስፕሪንግ እምቅ ኃይል ለምን አለው? መልስ፡- ስፕሪንግ ሲጨመቅ፣ ስራው በእሱ ላይ ይደረጋል፣ እሱም እንደ እምቅ ኃይል ይከማቻል። ይህ ኃይል ስፕሪንግ ሲለቀቅ ሊለቀቅ ይችላል።
16. ጥያቄ ፡ የሥራ-ኢነርጂ ቲዎሪ ምንድን ነው? መልስ ፡ የሥራ-ኢነርጂ ቲዎሪ በአንድ ነገር ላይ የሚሠራው ሥራ ከኪነቲክ ኢነርጂው ለውጥ ጋር እኩል መሆኑን ይገልጻል።
17. ጥያቄ ፡ ኃይል ከሥራ ጋር እንዴት ይዛመዳል? መልስ ፡ ኃይል ሥራ የሚከናወንበት ወይም ኃይል የሚተላለፍበት ፍጥነት ነው። የሚሰላው ሲሆን ሥራ ሲሆን ደግሞ ጊዜ ነው።
18. ጥያቄ፡- ሥራ አሉታዊ እሴት ሊኖረው ይችላል? መልስ፡- አዎ፣ ሥራ አሉታዊ የሚሆነው ኃይልና የእንቅስቃሴ አቅጣጫ ተቃራኒ ሲሆኑ ነው።
19. ጥያቄ፡- በጉልበቱና በእንቅስቃሴው አቅጣጫ መካከል ያለው አንግል 90 ዲግሪ ከሆነ፣ ስራው ምን ያህል ነው የሚሰራው? መልስ፡- ስራው ዜሮ ነው ምክንያቱም ኃይሉ በእንቅስቃሴው አቅጣጫ ምንም አይነት አካል የለውም።
20. ጥያቄ፡- እንደ ሌቨር ያለ ቀላል ማሽን ስራን እንዴት ቀላል ያደርገዋል? መልስ፡- ሌቨር የተሰራውን አጠቃላይ ስራ አይለውጥም ነገር ግን ኃይሉን የሚተገብርበትን መንገድ ይለውጣል፣ ይህም ስራውን የበለጠ ማስተዳደር ወይም ቀልጣፋ ያደርገዋል።
የሥራ ጽንሰ-ሀሳብ እና የሜካኒካል ኢነርጂ መርህ በፊዚክስ ውስጥ መሠረታዊ ናቸው እና ኃይል በተለያዩ ስርዓቶች ውስጥ እንዴት እንደሚተላለፍ እና እንደሚለወጥ መሰረታዊ ግንዛቤ ይሰጣሉ።
