صيغة الشغل ونظرية الشغل والطاقة الحركية

أمثلة على الأسئلة والصيغ المتعلقة بالشغل ونظرية الشغل والطاقة الحركية

أوساها

1. يقوم حفيد بدفع كرسي جدته المتحرك في حديقة دائرية بقوة 20 نيوتن، ونصف قطر الحديقة 7 أمتار، فما مقدار الشغل الذي يبذله الحفيد لدورتين؟

1. 0 جول
2. 1400 جول
3. 1540 جول
4. 1760 جول

مناقشة
صيغة العمل: الشغل = القوة × الإزاحة
إذا دفع الحفيد الكرسي المتحرك مرتين، فسيعود كل من الحفيد والكرسي المتحرك إلى موضعهما الأصلي. وبما أن العودة إلى الموضع الأصلي تساوي صفرًا، فإن الإزاحة تساوي صفرًا.
إذن، الجهد الذي بذله الحفيد هو صفر.
الإجابة الصحيحة هي أ.

2. يدفع عامل النظافة خزانة على الأرض بقوة مقدارها 350 نيوتن. وتؤثر الأرض بقوة احتكاك مقدارها 70 نيوتن. الشغل المبذول لتحريك الخزانة مسافة 6 أمتار هو:

1. 45 J
2. 72 J
3. 1680 J
4. 2580 J

مناقشة
من المعروف أن:
قوة الدفع (F) = 350 نيوتن
قوة الاحتكاك (F)_جيسيك) = 70 نيوتن
إزاحة الخزانة (الخزائن) = 6 أمتار
سأل: الأعمال (W)
الجواب:
هناك قوتان تؤثران على الجسم، وهما قوة الدفع (F) وقوة الاحتكاك (F)._جيسيك).
تكون قوة الدفع في نفس اتجاه إزاحة الخزانة، لذا فإن قوة الدفع تبذل شغلاً موجباً. وعلى العكس، تكون قوة الاحتكاك في الاتجاه المعاكس لإزاحة الخزانة، لذا فإن قوة الاحتكاك تبذل شغلاً سالباً.
العمل الذي تقوم به قوة الدفع:
W = F s = (350 نيوتن)(6 أمتار) = 2100 نيوتن متر = 2100 جول
الشغل المبذول بواسطة قوة الاحتكاك:
W = – (F_جيسيك)(s) = – (70 نيوتن)(6 أمتار) = – 420 نيوتن متر = – 420 جول
الجهد الكلي:
إجمالي الطاقة = 2100 جول - 420 جول
إجمالي الطاقة = 1680 جول
الإجابة الصحيحة هي ج.

نظرية الشغل والطاقة الحركية

3. تؤثر قوة ثابتة مقدارها 8 نيوتن على جسم كتلته 16 كيلوغرامًا. إذا كان الجسم ساكنًا في البداية، فإن سرعة الجسم بعد مرور 4 ثوانٍ من تأثير القوة هي...

1. 0,5 م / ث
2. 2 م / ث
3. 4 م / ث
4. 8 م / ث

مناقشة
من المعروف أن:
قوة ثابتة (F) = 8 نيوتن
كتلة الجسم (م) = 16 كجم
السرعة الابتدائية للجسم (v_o) = 0 م/ث
الفترة الزمنية التي تؤثر خلالها القوة على الجسم (t) = 4 ثوانٍ
سأل: السرعة النهائية للجسم (v_t)
الجواب:
الشغل = التغير في الطاقة الحركية
W = الطاقة الحركية النهائية - الطاقة الحركية الابتدائية
W = ½ mv_t² – ½ ملي فولت_o²
W = ½ mv_t² - 0
W = ½ mv_t² —— المعادلة 1

الشغل = القوة × الإزاحة
ث = و ث
W = 8 ثوانٍ
استخدم صيغة GLBB لحساب الإزاحة (s)
s = v_o t + ½ at²
الوصف: s = الإزاحة، v_o = السرعة الابتدائية، t = الزمن، a = التسارع
s = 0 + ½ at² = ½ عند² —-> أ = (v_t - الخامس_o) / t = v_t
s = ½ (v_t / ت) ت²
s = ½ (v_t) ر
استبدل الإزاحة (s) في معادلة الشغل بالإزاحة (s) في هذه المعادلة:
W = 8 ثوانٍ
W = 8(1/2)(v_t)(t)
W = (4)(v_t)(t) —— المعادلة 2

المعادلة 1 = المعادلة 2
W = W
½ ملي فولت_t² = (4)(v_t)(t)
½ ملي فولت_t = (4)(t)
½ (16)(v_t) = 4(4)
8 الخامس_t = 16
v_t = 16 / 8
v_t = 2 متر/ثانية
الإجابة الصحيحة هي ب.

4. لزيادة سرعة جسم ما إلى ضعف سرعته الأصلية، يلزم بذل جهد مقداره...

1. ثلاثة أضعاف طاقتها الحركية الأولية
2. ثلاثة أضعاف طاقتها الحركية الأولية
3. ثلاثة أضعاف طاقتها الحركية الأولية
4. ثلاثة أضعاف طاقتها الحركية الأولية

مناقشة
من المعروف أن:
لنفترض أن كتلة الجسم (m) = 1 كجم
لنفترض السرعة الابتدائية (v)_o) = 1 م/ث
السرعة النهائية (v_t) = 2 × السرعة الابتدائية = 2 × 1 = 2 م/ث
سأل: الجهد = … ؟
الجواب:
الطاقة الحركية الابتدائية:
الطاقة الحركية الابتدائية = ½ ملي فولت_o² = ½ (1)(1)² = ½ (1)(1) = ½ (1) = 0,5
الطاقة الحركية النهائية عندما تكون سرعة الجسم ضعف سرعته الأصلية:
الطاقة الحركية النهائية = ½ ملي فولت_t² = ½ (1)(2)² = ½ (4) = 2

نظرية الشغل والطاقة الحركية:
الشغل = التغير في الطاقة الحركية
الشغل = الطاقة الحركية النهائية - الطاقة الحركية الابتدائية
الجهد = 2 - 0,5
الجهد = 1,5

الطاقة الحركية الابتدائية = 0,5
الجهد = 3 × 0,5 = 1,5
لذا فإن زيادة سرعة جسم ما إلى ضعف سرعته الأصلية تتطلب مقدارًا من العمل. ثلاثة أضعاف طاقتها الحركية الأولية.
الإجابة الصحيحة هي ب.

مصدر السؤال:

أسئلة الفيزياء للمرحلة الإعدادية (OSN)