ጥረት እና ጉልበት

መጽሐፉ እስኪንቀሳቀስ ድረስ በጠረጴዛው ላይ ያለውን መጽሐፍ ከገፋህ ያንን ታደርጋለህ ንግድ በመጽሐፉ ውስጥ። አንድ ነገር በምድር የስበት ኃይል ስለሚጎተት ወደ ምድር ገጽ ቢወድቅ የምድር የስበት ኃይል በነገሩ ላይ ይሠራል። በተቃራኒው፣ አንድን ነገር በላብ እስኪረሰርስ ድረስ በሙሉ ኃይልህ ብትገፋው ነገር ግን ዕቃው ካልተንቀሳቀሰ በነገሩ ላይ ምንም ዓይነት ሥራ አልሠራህም። በዕለት ተዕለት ሕይወት፣ ሌሎች ሰዎች ዕቃውን ለመግፋት ጥረት ወይም ጠንክሮ እንደሠራህ ይናገራሉ፣ ነገር ግን እንደ ፊዚክስ, እቃው መፈናቀል ስለማይገጥመው በእቃው ላይ ምንም አይነት ስራ አትሰሩም።

በአንድ ነገር ላይ የሚሠራ ሥራ በቋሚ ኃይል (የኃይሉ መጠንና አቅጣጫ ሁልጊዜ ተመሳሳይ ሆነው ይቆያሉ) ወይም በተለዋዋጭ ኃይል (የኃይሉ መጠንና አቅጣጫ ሁልጊዜም ይለወጣሉ) ሊከናወን ይችላል። የማያቋርጥ መጠንና አቅጣጫ ያለው ኃይል ምሳሌ አንድ ነገር ከምድር ገጽ አጠገብ ሲሆን በአንድ ነገር ላይ የሚሠራው የስበት ኃይል ነው። አንድ ነገር ከምድር ገጽ አጠገብ በነፃነት ሲወድቅ፣ የነገሩ ነፃ-መውደቅ ፍጥነት መጠንና አቅጣጫ ቋሚ ናቸው ምክንያቱም ዕቃውን የሚያፋጥነው የስበት ኃይል መጠንና አቅጣጫ ቋሚ ናቸው። ተለዋዋጭ መጠን ያለው ኃይል ምሳሌ (የኃይሉ አቅጣጫ ቋሚ ነው) የጸደይ ኃይል. አንድን ምንጭ ከዘረጋህ፣ የርዝመቱ መጨመር በጨመረ ቁጥር እየጎተተው ይሄዳል። ጸደይ ሲዘረጋ በጸደይ ወቅት ላይ የሚፈጠረው ኃይል መጠን ቋሚ አይደለም። ሌላው ምሳሌ ሮኬት ወደ ህዋ ሲንቀሳቀስ ወይም ወደ ምድር ገጽ ሲመለስ ነው። ሮኬቱ ሲንቀሳቀስ፣ በላዩ ላይ የሚሠራው የስበት ኃይል መጠን ከምድር መሃል ካለው ርቀት ካሬ ጋር በተገላቢጦሽ ይለወጣል።

በሂሳብ አኳያ፣ በአንድ ነገር ላይ ባለ ቋሚ ኃይል የሚሰራው ስራ የሚገለጸው የመፈናቀሉ ውጤት ሲሆን ይህም ኃይሉ ወይም የኃይሉ አካል ወደ ዕቃው መፈናቀሉ አቅጣጫ ሲሄድ ነው።

እንደ ስፕሪንግ ባሉ የማያቋርጥ ኃይል የሚሰራው ስራ በቋሚ ኃይል የሚሰራውን ቀመር በመጠቀም ሊሰላ አይችልም። ስፕሪንግ ከተዘረጋ፣ ስፕሪንግ የበለጠ ሲዘረጋ፣ ስፕሪንግን ለመዘርጋት የሚያስፈልገው የመለጠጥ ኃይልም የበለጠ ይሆናል። በተመሳሳይ፣ ስፕሪንግ ከተጨመቀ፣ ስፕሪንግ ጥብቅ ሲሆን፣ የሚፈለገው የግፊት ኃይልም የበለጠ ይሆናል። ስፕሪንግ እስከተጫነ ወይም እስከተዘረጋ ድረስ፣ የስፕሪንግ ኃይል ከ0 (x = 0) ወደ ከፍተኛ (F = kx) ስለሚቀየር የስፕሪንግ ኃይል በአማካይ ይሰላል።

የችግሮች ምሳሌ

1. የ2018 ብሔራዊ የፈተና ጥያቄዎች

የጅምላ m ብሎክ ለስላሳ ጠፍጣፋ መሬት ላይ ነው። ብሎኩ በ(1) ላይ አርፎ በF ኃይል ወደ ቦታ (2) በምስል ላይ እንደሚታየው በጊዜ ክፍተት t ውስጥ ይጎትታል።

ክብደትንና ኃይልን በመለዋወጥ የሚከተለው መረጃ ይገኛል፡

ከላይ ካለው ሰንጠረዥ፣ ከትልቁ እስከ ትንሹ ባሉት ነገሮች የሚከናወኑ ስራዎች…

ውይይት

የሚታወቀው፦

የመጀመሪያ ፍጥነት (v)_o) = 0

የተጠየቀው፦

መልስ፡

የስራ ቀመር፡

ወ = ኤፍኤስ ……… ፎርሙላ 1

የGLBB ቀመር፡

s = v_o t + 1/2 በ²

s = 1/2 በ²

ምትክ ወደ ቀመር 1

ወ = ኤፍ (1/2 በ²) ………. ፎርሙላ 2

የግፊት ቀመር፡

ኤፍ = ማ

a = F / ሜትር

ምትክ ወደ ቀመር 2

ወ = 0,5 ፋ (ፋ/ሜ) t²

ወ = 0,5 (ፋ)²/ሜ) ቲ² .......... ፎርሙላ 3

ጥረቱን ለማስላት ቀመር 3ን ​​ይጠቀሙ።

1) ወ = 0,5 (ፋ)²/ሜ) ቲ² = 0,5 (3²/12)(4)²) = (0,5)(9/12)(16) = (9/12) 8 = 6

2) ወ = 0,5 (ፋ)²/ሜ) ቲ² = 0,5 (4²/16)(3)²) = (0,5)(16/16)(9) = (1) 4,5 = 4,5

3) ወ = 0,5 (ፋ)²/ሜ) ቲ² = 0,5 (5²/20)(2)²) = (0,5)(25/20)(4) = (1,25) 2 = 2,5

4) ወ = 0,5 (ፋ)²/ሜ) ቲ² = 0,5 (6²/24)(1)²) = (0,5)(36/24)(1) = (1,5) 0,5 = 0,75

ከትልቁ እስከ ትንሹ ድረስ ያሉት እቃዎች የሚያከናውኑት ስራ 1፣ 2፣ 3፣ 4 ነው።

2. የ2017 የከፍተኛ ሁለተኛ ደረጃ ትምህርት ቤት/ለሙያ ሁለተኛ ደረጃ ትምህርት ቤት ብሔራዊ የፈተና ጥያቄዎች

6 ኪሎ ግራም ክብደት ያለው ሳጥን በ8 ሜትር/ሰ ፍጥነት እየተንሸራተተ ነው።^-1 ዝንባሌ ባለው ሻካራ አቅጣጫ ላይ α ጠፍጣፋ መሬት ላይ። በሳጥኑ ላይ የሚሠራው የግጭት ኃይል 5 N እና ቡናማ ከሆነ α = 3/4፣ ከዚያ በዘንበል ባለው አውሮፕላን ግርጌ ላይ ያለውን ሳጥን ለማስቆም የሚተገበረው ኃይል F ነው…

ኤ. 15 ኤን

ቢ. 25 N

ሲ. 45 N

መ. 55 N

ኢ. 69,4 ኤን

ውይይት

እንደሚታወቀው፡-

የሳጥኑ ክብደት (ሜ) = 6 ኪ.ግ.

በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠር ፍጥነት (ግ) = 10 ሜ/ሰ²

የሳጥኑ የመጀመሪያ ፍጥነት (v)_o) = 8 ሜ/ሰ

የሳጥኑ የመጨረሻ ፍጥነት (v)_t) = 0 ሜ/ሰ (ሳጥኑ ወደ ዘንበል ያለ አውሮፕላን ግርጌ ከመድረሱ በፊት መቆም አለበት)

የግጭት ኃይል (ኤፍ) _{ያንሸራትቱ}) = 5 N

ታንጀንት α = የፊት ጎን / የታችኛው ጎን = 3/4

ሃይፖቴኑስ = 5 ሜትር

የተጠየቀው፦ F

መልስ፡

የሜካኒካል ሥራ-ኢነርጂ ቲዎሪ፡

በወግ አጥባቂ ኃይል የተሰራ ስራ = በሜካኒካል ኢነርጂ ለውጥ

በወግ አጥባቂ ኃይል የተሰራው ስራ = የኪነቲክ እና እምቅ ኃይል ለውጥ።

ሁለት ወግ አጥባቂ ያልሆኑ ኃይሎች አሉ፤ እነሱም የኪነቲክ ግጭት እና የኤፍ ኃይል ናቸው።

በሳጥኑ ላይ ባለው የኪነቲክ ግጭት ኃይል የተሰራው ስራ፡

ወ = -(ረ)_ges)(ዎች) = -(5)(5) = -25

የክርክር ኃይል አቅጣጫ ከሳጥኑ እንቅስቃሴ አቅጣጫ ተቃራኒ ስለሆነ አሉታዊ።

በፎርስ ኤፍ የተከናወነ ሥራ፡

ወ = (F)(ዎች) = (F)(5) = -5F

የኃይል F አቅጣጫ ከክሬቱ እንቅስቃሴ አቅጣጫ ተቃራኒ ስለሆነ አሉታዊ።

የኪነቲክ ኃይል ለውጥ፦

Δኢኬ = 1/2 ሜትር (v_t² - ቁ_o²) = 1/2 (6)(0)² - 8²) = (3)(0-64) = (3)(-64) = -192

የስበት ኃይል እምቅ ኃይል ለውጥ፦

Δኢፒ = ሚግኤች = (6)(10)(-3) = -180

h አሉታዊ ነው ምክንያቱም የመጨረሻው ቦታ ከመጀመሪያው ቦታ በታች ስለሆነ

የሜካኒካል ሥራ-ኢነርጂ ቲዎሪ፡

W_nc = ΔEM

W_ges + ወ_F = Δኢፒ + ΔEK

-25 – 5F = -180 -192

-25 – 5F = -372

-5F = -372 + 25

-5F = – 347

ረ = -347 / -5

ረ = 69,4 ኒውተን

ትክክለኛው መልስ ኢ ነው።

3. የ2017 የከፍተኛ ሁለተኛ ደረጃ ትምህርት ቤት/ለሙያ ሁለተኛ ደረጃ ትምህርት ቤት ብሔራዊ የፈተና ጥያቄዎች

10 ኪ.ግ ክብደት ያለው ብሎክ ከነጥብ A ወደ B በመውረድ በስዕሉ ላይ እንደሚታየው በነጥብ C ላይ ይቆማል። በብሎኩ እና በሻካራው ወለል መካከል ያለው የኪነቲክ ግጭት ኮፊሸንት 0,2 ነው፣ ስለዚህ የመንገዱ ርዝመት ABC ነው…

ሀ. 250 ሴ.ሜ

ቢ. 200 ሴ.ሜ

ሲ. 150 ሴ.ሜ

ዲ. 100 ሴ.ሜ

ኢ. 80 ሴ.ሜ

ውይይት

እንደሚታወቀው፡-

የብሎክ ክብደት (ሜ) = 10 ኪ.ግ.

በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠር ፍጥነት (ግ) = 10 ሜ/ሰ²

የብሎክ ክብደት (w) = mg = (10 ኪ.ግ)(10 ሜ/ሰ²) = 100 ኒውተን

የዘነበለ ፕላን ቁመት (ሰ) = 30 ሴ.ሜ = 0,3 ሜትር

የዘነበለ ፕላን(ዎች) ርዝመት = 50 ሴ.ሜ = 0,5 ሜትር

የኪነቲክ ግጭት ኮፊሸንት (μ_k) = 0,2

የኪነቲክ ግጭት ኃይል (ረ)_k) = μ_k N= μ_k w = (0,2)(100 N) = 20 N

የተጠየቀው፦ የመንገዱ ርዝመት ኤቢሲ

መልስ፡

ከነጥብ AB የነገሩን እንቅስቃሴ ግምት ውስጥ ያስገቡ።

በነጥብ A ላይ የመጀመሪያ ሜካኒካል ኃይል = የስበት ኃይል እምቅ ኃይል = mgh = (10)(10)(0,3) = (10)(3) = 30 ጁልስ

የመጨረሻው ሜካኒካል ኃይል በነጥብ B = ኪኔቲክ ኃይል

የሜካኒካል ኢነርጂ ጥበቃ ህግ፡-

የመጀመሪያ ሜካኒካል ጉልበት = የመጨረሻ ሜካኒካል ኃይል

30 ጁልስ = ኪኔቲክ ኢነርጂ

ስለዚህ በነጥብ B ላይ ያለው የኪነቲክ ኃይል = 30 ጁልስ።

ከቢሲ ነጥብ የነገሩን እንቅስቃሴ ግምት ውስጥ ያስገቡ።

የሥራ-ሜካኒካል የኢነርጂ ቲዎሪ እንደሚገልጸው ወግ አጥባቂ ባልሆነ ኃይል የሚሠራው ሥራ ከነገሩ ሜካኒካል ኢነርጂ ለውጥ ጋር እኩል ነው። በሜካኒካል ኢነርጂ ውስጥ የሚደረግ ለውጥ = የመጨረሻ ሜካኒካል ኢነርጂ - የመጀመሪያ ሜካኒካል ኢነርጂ። በሂሳብ፡

W_NC = ΔEM

W_NC = ኢኤም₂ – ኤም₁

እቃው ጠፍጣፋ መሬት ላይ የሚገኝ በመሆኑ የስበት ኃይል ዜሮ እንዲሆን ያደርጋል። ሜካኒካል ኢነርጂ (EM) = ኪኔቲክ ኢነርጂ (EK)።

የመጀመሪያ ኪነቲክ ኃይል (ኢኬ)₁) = በነጥብ B ላይ ያለው የኪነቲክ ኃይል = 30 ጁልስ

የመጨረሻ ኪነቲክ ኃይል (ኢኬ)₂) = በነጥብ C = 0 ላይ ያለው የኪነቲክ ኃይል (የማገጃ ማቆሚያዎች)።

የቢሲ ወግ አጥባቂ ኃይል የሚያደርገው ሥራ የኪነቲክ ግጭት ኃይል ሥራ ነው።

W_NC = – f_k s = – 20 ሰከንድ

ጃዲ

W_NC = ኢኬ₂ – ኢኬ₁

– 20 ሰከንድ = 0 - 30

– 20 ሰ = – 30

20 ሰ = 30

s = 30/20 = 3/2 = 1,5 ሜትር = 1,5 x 100 ሴ.ሜ = 150 ሴ.ሜ.

የትራኩ ርዝመት ABC = 50 ሴ.ሜ + 150 ሴ.ሜ = 200 ሴ.ሜ.

ትክክለኛው መልስ ለ ነው።

4. የ2014/2015 SMA/MA የፊዚክስ ብሔራዊ ፈተና ጥያቄ ቁጥር 8

የሚከተለውን ስዕል ይመልከቱ! ብሎኩ 0,4 የሆነ የግጭት ኮፊሸንት ባለው ሻካራ ዝንባሌ ባለው አውሮፕላን ላይ ይንሸራተታል። ከሆነ ግ = 10 ሚሴ^-2 ስለዚህ የብሎኩ ፍጥነት ወደ ዘንበል ያለ አውሮፕላን ግርጌ ሲነካ...

ሀ. 2√5 ሚሴ^-1

ቢ. 2√7 ሚሴ^-1

ሲ. 2√14 ሚሴ^-1

መ. 2√19 ሚሴ^-1

ኢ. 2√23 ሚሴ^-1

ውይይት

ከታች ያለውን ፎቶ ስናይ

እንደሚታወቀው፡-

የመጀመሪያ ቁመት (ሰ)_o) = 6 ሜትር

የመጨረሻው ቁመት (ሰ)_t) = 0 ሜትር

የመጀመሪያ ፍጥነት (v)_o) = 0 (መጀመሪያ ላይ ብሎኩ አሁንም ነው)

የኪነቲክ ግጭት ኮፊሸንት (μ_k) = 0,4 (ብሎኩ እንዲንሸራተት ስለዚህ የኪነቲክ ግጭት ኮፊሸንት፣ የስታቲክ ግጭት ኮፊሸንት ሳይሆን)

በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠር ፍጥነት (ግ) = 10 ሚሰ^-2

ኮዶች θ = ወደታች/ዘንበል ብሎ = 8/10

የክብደት ክፍል በአቀባዊ አቅጣጫ = w_y = w cos θ = mg cos θ = ሜ (10)(8/10) = ሜትር (10)(4/5) = ሜትር (40/5) = 8 ሜትር

መደበኛ ኃይል = N = w_y = 8 ሜትር

የኪነቲክ ግጭት ኃይል = f_k = μ_k N= μ_k w_y = (0,4)(8 ሜትር) = 3,2 ሜትር

የተጠየቀው፦ የመጨረሻ ፍጥነት (v)_t)

መልስ፡

የሥራ-ኢነርጂ ቲዎሪ እንደሚገልጸው በአንድ ነገር ላይ ወግ አጥባቂ ያልሆነ ኃይል የሚያደርገው ሥራ የነገሩን ሜካኒካል ኃይል ለውጥ ጋር እኩል ነው። ወግ አጥባቂ ያልሆነ ኃይል ምሳሌ የኪነቲክ ግጭት ነው።

W_nc = ΔEM

W_nc = Δኢኬ + ΔEP

መረጃ፡

W_nc = በወግ አጥባቂ ባልሆኑ ኃይሎች የተሰራ ስራ፣ Δኤም = በሜካኒካል ኢነርጂ ላይ ለውጥ፣ ΔEK = የኪነቲክ ኃይል ለውጥ፣ Δኢፒ = እምቅ የኃይል ለውጥ።

የኪነቲክ ኃይል ለውጥ፦

Δኢኬ = 1/2 ሜትር (v_t² - ቁ_o²) = 1/2 ሜትር (ቪ_t² - 0) = 1/2 mv_t²

የኢነርጂ አቅም ለውጥ፡

Δኢፒ = mg (ሰ)_t – ኤች_o) = ሜትር (10)(0-6) = ሜትር (10)(-6) = – 60 ሜትር

በኪነቲክ ግጭት የተሰራ ስራ፡

Wnc = – f_k s = – (3,2 ሜትር)(10) = – 32 ሜትር

የኪነቲክ ግጭት ኃይል አሉታዊ ስራ ስለሚሰራ አሉታዊ ነው፣ የኪነቲክ ግጭት ኃይል አቅጣጫ (ወደ ላይ) ከነገሩ መፈናቀል አቅጣጫ (ወደ ታች) ተቃራኒ ነው።

የመጨረሻውን ፍጥነት (v) አስላ_t):

Wnc = Δኢኬ + ΔEP

- 32 ሜትር = 1/2 mv_t² - 60 ሜትር

- 32 ሜትር = ሜትር (1/2 ቪ)_t² - 60)

- 32 = 1/2 ቪ_t² - 60

– 32 + 60 = 1/2 ቪ_t²

28 = 1/2 ቪ_t²

2 (28) = v_t²

56 = v_t²

v_t = √4.14

v_t = 2√14 ሚሴ^-1

ትክክለኛው መልስ ሲ ነው።

5. የ2014/2015 SMA/MA የፊዚክስ ብሔራዊ ፈተና ጥያቄ ቁጥር 8

በጎን በኩል ያለውን ፎቶ ተመልከቱ!

አንድ ብሎክ ሻካራ በሆነ ጠፍጣፋ ላይ ተንሸራቶ በ10 ሜ/ሰ ፍጥነት ወደ ዘንበል ያለ አውሮፕላን እግር ይደርሳል።^-1የግጭት ኃይል የሚሠራው 2 N እና g = 10 ms ከሆነ^-2, እንግዲህ የ h እሴት ....

ሀ. 10 ሜትር

ቢ. 8 ሜትር

ሴ. 6 ሜትር

ዲ. 4 ሜትር

ኢ. 2 ሜትር

ውይይት

እንደሚታወቀው፡-

የብሎክ ክብደት (ሜ) = 1 ኪ.ግ.

የመጀመሪያ ፍጥነት (v)_o) = 0 (መጀመሪያ ላይ ብሎኩ አሁንም ነው)

የመጨረሻ ፍጥነት (v)_t) = 10 ሚሴ^-1

የመጀመሪያ ቁመት (ሰ)_o) = ሸ

የመጨረሻው ቁመት (ሰ)_t) = 0

የኪነቲክ ግጭት ኃይል (ረ)_k) = 2 N

በስበት ኃይል ምክንያት የሚፈጠር ፍጥነት (ግ) = 10 ሚሰ^-2

የተጠየቀው፦ ቁመት (ሰ)

መልስ፡

በኪነቲክ ግጭት የተሰራ ስራ፡

Wnc = – f_k s = – (2))(15) = – 30

የኪነቲክ ግጭት ኃይል አሉታዊ ስራ ስለሚሰራ አሉታዊ ነው፣ የኪነቲክ ግጭት ኃይል አቅጣጫ (ወደ ላይ) ከነገሩ መፈናቀል አቅጣጫ (ወደ ታች) ተቃራኒ ነው።

የኪነቲክ ኃይል ለውጥ፦

Δኢኬ = 1/2 ሜትር (v_t² - ቁ_o²) = 1/2 (1)(10² - 0) = 1/2 (10²) = 1/2 (100) = 50

የኢነርጂ አቅም ለውጥ፡

Δኢፒ = mg (ሰ)_t – ኤች_o) = (1)(10)(0-ሰ) = (10)(-ሰ) = -10 ሰ

የሜካኒካል ሥራ-ኢነርጂ ቲዎሪ ቀመር፡

Wnc = Δኢኬ + ΔEP

– 30 = 50 – 10 ሰዓት

10 ሰዓት = 50 + 30

10 ሰዓት = 80

ሸ = 80/10

ሸ = 8 ሜትር

ትክክለኛው መልስ ለ ነው።