Fórmula del treball i teorema de l'energia cinètica del treball

Exemples de preguntes i fórmules per al treball i el teorema del treball-energia cinètica

Usaha

1. Un nét empeny la cadira de rodes de la seva àvia en un parc circular amb una força de 20 N, el radi del parc és de 7 m, quant treball fa el nét per a 2 rotacions?

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

Discussió
Fórmula empresarial: Treball = Força x Desplaçament
Si el nét empeny la cadira de rodes dues vegades, tant el nét com la cadira de rodes tornaran a les seves posicions originals. Com que el retorn a les seves posicions originals és zero, el desplaçament és zero.
Així doncs, l'esforç fet pel nét és zero.
La resposta correcta és A.

2. Un conserge empeny un armari pel terra amb una força de 350 N. El terra exerceix una força de fricció de 70 N. El treball realitzat per moure l'armari 6 metres és:

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

Discussió
Se sap que:
Força d'empenta (F) = 350 Newton
Força de fricció (F_lliscament) = 70 Newtons
Desplaçament de l'armari (s) = 6 metres
Preguntat: Negocis (O)
Resposta:
Hi ha dues forces que actuen sobre un objecte, concretament la força d'empenta (F) i la força de fricció (F)._lliscament).
La força d'empenta és en la mateixa direcció que el desplaçament de l'armari, de manera que la força d'empenta fa un treball positiu. Per contra, la força de fricció és en la direcció oposada al desplaçament de l'armari, de manera que la força de fricció fa un treball negatiu.
Treball realitzat per la força d'empenta:
W = F s = (350 Newton)(6 metres) = 2100 Newton metres = 2100 Joules
Treball realitzat per la força de fricció:
W = – (F_lliscament)(s) = – (70 Newton)(6 metres) = – 420 Newton metres = – 420 Joules
Esforç total:
W total = 2100 Joules – 420 Joules
W total = 1680 Joules
La resposta correcta és C.

Teorema del treball-energia cinètica

3. Una força constant de 8 N actua sobre un objecte amb una massa de 16 kg. Si l'objecte està inicialment en repòs, la velocitat de l'objecte després que la força actuï durant 4 segons és...

1. 0,5 m / s
2. 2 m / s
3. 4 m / s
4. 8 m / s

Discussió
Se sap que:
Força constant (F) = 8 Newton
Massa de l'objecte (m) = 16 kg
Velocitat inicial de l'objecte (v_o) = 0 m/s
L'interval de temps durant el qual la força actua sobre l'objecte (t) = 4 segons
Preguntat: Velocitat final de l'objecte (v)_t)
Resposta:
Treball = Canvi d'energia cinètica
W = EK final – EK inicial
W = ½ mV_t² – ½ mV_o²
W = ½ mV_t² - 0
W = ½ mV_t² —— Equació 1

Treball = Força x Desplaçament
W = F s
W = 8 s
Utilitzeu la fórmula GLBB per calcular el desplaçament (s)
s = v_o t + ½ a²
Descripció: s = desplaçament, v_o = velocitat inicial, t = temps, a = acceleració
s = 0 + ½ a² = ½ a² —-> a = (v)_t - v_o) / t = v_t
s = ½ (v_t / t) t²
s = ½ (v_t) t
Substitueix el desplaçament (s) de l'equació de treball pel desplaçament (s) d'aquesta equació:
W = 8 s
W = 8(1/2)(v)_t)(t)
W = (4)(v)_t)(t) —— Equació 2

Equació 1 = Equació 2
O = O
½ mV_t² = (4)(v)_t)(t)
½ mV_t = (4)(t)
½ (16)(v)_t) = 4(4)
8 v_t = 16
v_t = 16/8
v_t = 2 metres/segon
La resposta correcta és B.

4. Augmentar la velocitat d'un objecte al doble de la seva velocitat original, un esforç de...

1. 4 vegades la seva energia cinètica inicial
2. 3 vegades la seva energia cinètica inicial
3. 2 vegades la seva energia cinètica inicial
4. 1 vegades la seva energia cinètica inicial

Discussió
Se sap que:
Suposem que la massa de l'objecte (m) = 1 kg
Suposem que la velocitat inicial (v_o) = 1 m/s
Velocitat final (v)_t) = 2 x velocitat inicial = 2 x 1 = 2 m/s
Preguntat: Esforç = … ?
Resposta:
Energia cinètica inicial:
EK inicial = ½ mv_o² = ½ (1)(1)² = ½ (1)(1) = ½ (1) = 0,5
Energia cinètica final quan la velocitat de l'objecte és el doble de la seva velocitat original:
EK final = ½ mv_t² = ½ (1)(2)² = ½ (4) = 2

Teorema del treball-energia cinètica:
Treball = Canvi d'energia cinètica
Treball = Energia cinètica final – Energia cinètica inicial
Esforç = 2 – 0,5
Esforç = 1,5

Energia cinètica inicial = 0,5
Esforç = 3 x 0,5 = 1,5
Així doncs, augmentar la velocitat d'un objecte al doble de la seva velocitat original requereix una quantitat de treball 3 vegades la seva energia cinètica inicial.
La resposta correcta és B.

Font de la pregunta:

Preguntes OSN de física de secundària