ጥረት እና ጉልበት

መጽሐፍን በጠረጴዛ ላይ እስኪንቀሳቀስ ድረስ ብትገፋው፣ በመጽሐፉ ላይ ሥራ እየሠራህ ነው ። አንድ ነገር በስበት ኃይል ስለሚሳብ ወደ ምድር ገጽ ቢወድቅ፣ የስበት ኃይል በነገሩ ላይ ይሠራል። በተቃራኒው፣ አንድን ነገር በላብ እስኪረሰርስ ድረስ በሙሉ ኃይልህ ብትገፋው ነገር ግን ዕቃው ካልተንቀሳቀሰ፣ በነገሩ ላይ ሥራ አልሠራህም። በዕለት ተዕለት ሕይወት፣ ሌሎች ሰዎች ሥራ እንደሠራህ ወይም ዕቃውን ለመግፋት ጠንክረህ እንደሠራህ ይናገራሉ፣ ነገር ግን እንደ ፊዚክስ ከሆነ ፣ ዕቃው መፈናቀል ስለማያጋጥመው በነገሩ ላይ ሥራ አልሠራህም።

በአንድ ነገር ላይ የሚሠራው ሥራ በቋሚ ኃይል (የኃይሉ መጠንና አቅጣጫ ሁልጊዜ ተመሳሳይ ሆነው ይቆያሉ) ወይም በተለዋዋጭ ኃይል (የኃይሉ መጠንና አቅጣጫ ሁልጊዜም ይለወጣሉ) ሊከናወን ይችላል። በመጠንና በአቅጣጫ የማይለወጥ ኃይል ምሳሌ አንድ ነገር ከምድር ገጽ አጠገብ ሲሆን በአንድ ነገር ላይ የሚሠራው የስበት ኃይል ነው። አንድ ነገር ከምድር ገጽ አጠገብ በነፃ ውድቀት ውስጥ ሲሆን የነገሩ ነፃ የመውደቅ ፍጥነት መጠንና አቅጣጫ ቋሚ ነው ምክንያቱም የስበት ኃይል መጠንና አቅጣጫ ነገሩን የሚያፋጥነው ቋሚ ነው። በመጠን የማይለዋወጥ ኃይል ምሳሌ (የኃይሉ አቅጣጫ ቋሚ ነው) የጸደይ ኃይል ነው ። አንድን ምንጭ ከዘረጉት የጸደይ ርዝመት እየጨመረ በሄደ ቁጥር እየጎተቱት ይሄዳሉ። በጸደይ ላይ የሚሠራው ኃይል መጠን ስፕሪንግ ሲዘረጋ ቋሚ አይደለም። ሌላው ምሳሌ ሮኬት ወደ ጠፈር ሲንቀሳቀስ ወይም ወደ ምድር ገጽ ሲመለስ ነው። ሮኬቱ ሲንቀሳቀስ፣ በሮኬቱ ላይ የሚሠራው የስበት ኃይል መጠን ከምድር መሃል ካለው ርቀት ካሬ ጋር በተገላቢጦሽ ተመጣጣኝ ይሆናል።

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 = ኤፍ ኤስ ………. ፎርሙላ 1

የGLBB ቀመር፡

s = v _o t + 1/2 በ ²

s = 1/2 በ ²

ወደ ቀመር 1 ይቀይሩ

ወ = ረ ( 1/2 በ ² ) ………. ፎርሙላ 2

የግፊት ቀመር፡

ኤፍ = ማ

a = F / ሜትር

ወደ ቀመር 2 ይቀይሩ

ወ = 0,5 ፋ (ፋ/ሜ) t ²

W = 0,5 (F ² /m) t ² ……. ፎርሙላ 3

ጥረቱን ለማስላት ቀመር 3ን ​​ይጠቀሙ።

1) ደብሊው = 0,5 (F ² /ሜ) t ² = 0,5 (3 ² /12)(4 ² ) = (0,5)(9/12)(16) = (9/12) 8 = 6

2) ደብሊው = 0,5 (F ² /ሜ) t ² = 0,5 (4 ² /16)(3 ² ) = (0,5)(16/16)(9) = (1) 4,5 = 4,5

3) ደብሊው = 0,5 (F ² /ሜ) t ² = 0,5 (5 ² /20)(2 ² ) = (0,5)(25/20)(4) = (1,25) 2 = 2,5

4) ደብሊው = 0,5 (F ² /ሜ) t ² = 0,5 (6 ² /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 ኪ.ግ ክብደት ያለው ክሬት በ8 ሜ/ሰ -1} ፍጥነት በሻካራ ዝንባሌ ባለው ፕላን ላይ እየተንሸራተተ ሲሆን α ወደ አግድም አቀማመጥ የሚያዘነብል አንግል አለው ። በክሪቱ ላይ የሚሠራው የግጭት ኃይል 5 N እና tan α = 3/4 ከሆነ፣ በተዘነበለው ፕላን ግርጌ ላይ ያለውን ክሬት ለማስቆም የሚተገበረው ኃይል F…

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/ሰ ²

የሳጥኑ የመጀመሪያ ፍጥነት (v _o ) = 8 ሜ/ሰ

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

የፍሪክሽናል ኃይል (F _{ፍሪክሽን} ) = 5 N

ታንጀንት α = የፊት ጎን / የታችኛው ጎን = 3/4

ሃይፖቴኑስ = 5 ሜትር

ተጠይቋል ፡ ኤፍ

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 = -(F _ges )(s) = -(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፦

Δ ኢክ = 1/2 ሜትር (ቁ _t ² - ቁ _o ² ) = 1/2 (6) (0 ² - 8 ² ) = (3) (0-64) = (3) (-64) = -192

የስበት ኃይል እምቅ ኃይል ለውጥ፦

Δ EP = mgh = (6)(10)(-3) = -180

h አሉታዊ ነው ምክንያቱም የመጨረሻው ቦታ ከመጀመሪያው ቦታ በታች ስለሆነ

የሜካኒካል ሥራ-ኢነርጂ ቲዎሪ፡

W _nc = Δ EM

W _ges + W _F = Δ EP + Δ EK

-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/ሰ ²

የብሎክ ክብደት (w) = mg = (10 ኪ.ግ)(10 ሜ/ሰ ² ) = 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 ( μk ₎ = 0,2

የኪኔቲክ ግጭት ኃይል (f _k ) = μ _k N = μ _k w = (0,2)(100 N) = 20 N

ጥያቄ ፡ የመንገዱ ርዝመት ABC

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 = Δ EM

WNC = EM _{2 –} EM ₁

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

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

የመጨረሻ ኪነቲክ ኢነርጂ (EK ₂ ) = በነጥብ C = 0 ላይ ያለው ኪነቲክ ኢነርጂ (የማገጃ ማቆሚያዎች)።

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

W _NC = – f _ks s = – 20 ሰከንድ

ጃዲ

WNC = EK _{2 –} EK ₁

– 20 ሰ = 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! አንድ ብሎክ 0,4 የሆነ የግጭት ኮፊሸንት ባለው ሻካራ ዝንባሌ ባለው ፕላን ላይ ይንሸራተታል። g = 10 ms ^-2 ከሆነ ፣ ብሎኩ ወደ ዝንባሌው ፕላን ግርጌ ሲደርስ የብሎኩ ፍጥነት...

ሀ. 2√5 ሚሴ^-1

ቢ. 2 √7 ሚሴ ^-1

ሐ. 2 √14 ሚሴ ^-1

መ. 2 √19 ሚሴ ^-1

ኢ. 2 √23 ሚሴ ^-1

ውይይት

ከታች ያለውን ፎቶ ስናይ

እንደሚታወቀው፡-

የመጀመሪያ ቁመት (h _o ) = 6 ሜትር

የመጨረሻ ቁመት (ht ₎ = 0 ሜትር

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

የኪኔቲክ ግጭት ኮፊሸንት ( μk ₎ = 0,4 ( የኪኔቲክ ግጭት ኮፊሸንት ስለሚንሸራተቱ የስታቲክ ግጭት ኮፊሸንት ሳይሆን የኪኔቲክ ግጭት ኮፊሸንት )

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

cos θ = ታች / oblique = 8/10

የክብደት ክፍሉ በአቀባዊ አቅጣጫ = wy ₌ w cos θ = mg cos θ = m (10) (8/10) = m (10)(4/5) = m (40/5) = 8 m

መደበኛ ኃይል = N = wy ₌ 8 ሜትር

የኪኔቲክ ግጭት ኃይል = f _k = μ _k N = μ _k w _y = (0,4)(8 ሜትር) = 3,2 ሜትር

ጥያቄ ፡ 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 = Δ EK + Δ EP

መረጃ፡

W _nc = በወግ አጥባቂ ኃይል የሚከናወን ሥራ፣ Δ EM = በሜካኒካል ኃይል ላይ የሚደረግ ለውጥ፣ Δ EK = በኪነቲክ ኃይል ላይ የሚደረግ ለውጥ፣ Δ EP = በሊቲካዊ ኃይል ላይ የሚደረግ 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፡

Δ EP = mg (ht _– h _o ) = m (10)(0-6) = m (10)(-6) = – 60 ሜትር

በኪነቲክ ግጭት የተሰራ ስራ፡

Wnc = – f _ks 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 _t ) አስላ

Wnc = Δ EK + Δ EP

- 32 ሜትር = 1/2 mv _t ² - 60 ሜትር

– 32 ሜትር = ሜትር (1/2 ቪ _ቲ ² – 60)

– 32 = 1/2 v _t ² – 60

– 32 + 60 = 1/2 v _t ²

28 = 1/2 v _t ²

2 (28) = v _t ²

56 = v _t ²

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 ዘንበል ያለ አውሮፕላን ላይ ይንሸራተታል፣ በ10 ms -1} ፍጥነት ወደ ዘንበል ያለ ፕላን እግር ይደርሳል ። የግጭት ኃይል የሚሠራው 2 N እና g = 10 ms ^-2 ከሆነ ፣ የ h ዋጋ … ነው።

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 እገዳው አሁንም ነው)

የመጨረሻ ፍጥነት (vt ₎ = 10 ms ^-1

የመጀመሪያ ቁመት (h _o ) = h

የመጨረሻ ቁመት (ht ₎ = 0

የኪነቲክ ግጭት ኃይል (f _k ) = 2 N

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

ተጠይቋል ፡ ቁመት (ሰ)

መልስ፡

በኪነቲክ ግጭት የተሰራ ስራ፡

Wnc = – f _ks 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፡

Δ EP = mg (ht _– h _o ) = (1)(10)(0-h) = (10)(-h) = -10 h

የሜካኒካል ሥራ-ኢነርጂ ቲዎሪ ቀመር፡

Wnc = Δ EK + Δ EP

– 30 = 50 – 10 ሰዓት

10 ሰዓት = 50 + 30

10 ሰዓት = 80

ሸ = 80/10

ሸ = 8 ሜትር

ትክክለኛው መልስ ለ ነው።