Egwyddor ynni gwaith-mecanyddol
Mae theorem gwaith-ynni cinetig yn nodi bod y gwaith net neu'r gwaith a wneir gan y grym net yn hafal i'r newid mewn egni cinetig.
W net = TO t – TO o = 1⁄2 m(v t 2 – v o 2 )
W net = Mae dau fath o rym, sef grym ceidwadol, a grym angheidwadol. Felly, gellir ystyried bod gwaith net yn cynnwys y gwaith a wneir gan rym ceidwadol a'r gwaith a wneir gan rym angheidwadol.
W c + W nc = ΔKE
Mae'r gwaith a wneir gan rym ceidwadol yn hafal i'r newid negyddol mewn egni potensial:
W c = -ΔPE
– ΔPE + W nc = ΔKE
W nc = ΔPE + ΔKE
Wnc = ΔME
Mae'r hafaliad uchod yn nodi bod y gwaith a wneir gan rym anghadwraethol ar wrthrych yn hafal i'r newid yn egni mecanyddol y gwrthrych. Egni mecanyddol = egni potensial + egni cinetig. Gall egni potensial gymryd ffurf egni potensial disgyrchiant neu egni potensial elastig.
Cwestiwn enghreifftiol: Y theorem gwaith-egni mecanyddol
Mae blwch 2 kg yn symud i ddechrau ar gyflymder o 10 m/s. Yn fuan wedyn, mae'r blwch yn stopio. Cyfernod ffrithiant cinetig rhwng y blwch a'r llawr yw 0.2. Y cyflymiad disgyrchiant yw 10 m/s² . Faint yw dadleoliad y blwch?
Trafodaeth:
Nodwyd: m = 2 kg, v o = 10 m/s, vt = 0, k = 0.2, w = mg = (1 kg)(10 m/s 2 ) = 10 kg m/s 2 = 10 Newton,
Gofynnwyd: faint o ddadleoliad (au) y blwch
Y theorem gwaith-egni mecanyddol:
W nc = ΔME
W nc = ΔPE + ΔKE
Mae'r uchder (h) yn aros yn gyson neu nid oes newid yn yr uchder, felly nid oes newid yn yr egni potensial disgyrchiant.
Wnc = ΔKE
Y gwaith a wneir gan y grym ffrithiant cinetig yw:
W nc = – f k s = μ k N -s = μ k w -s = μ k mg -s
W nc = – (0.2)(2)(10)(e) = – (4)(e)
Mae'r grym ffrithiant cinetig yn gwneud gwaith negyddol (mae'r grym ffrithiant cinetig i'r cyfeiriad gyferbyn â dadleoliad y gwrthrych)
Newid yn yr egni cinetig:
ΔKE = 1⁄2 m (v t 2 – v o 2 ) = 1⁄2 (2)(0 2 – 10 2 ) = (0 – 100) = – 100
Dadleoliad y gwrthrych:
W nc = ΔKE
– (4)(au) = – 100
s = – 100 / – 4 = 25 metr
20 cwestiwn ac ateb cysyniadol am egwyddor ynni gwaith-mecanyddol:
1. Cwestiwn: Beth yw egwyddor ynni gwaith-mecanyddol? Ateb: Mae egwyddor ynni gwaith-mecanyddol yn nodi bod y gwaith a wneir ar wrthrych yn hafal i'r newid yn ei ynni mecanyddol.
2. Cwestiwn: Sut mae gwaith yn cael ei ddiffinio mewn ffiseg? Ateb: Mae gwaith yn cael ei ddiffinio fel lluoswm y grym a roddir ar wrthrych a'r pellter y mae'n symud i gyfeiriad y grym.
3. Cwestiwn: Beth yw ynni mecanyddol? Ateb: Mae ynni mecanyddol yn cynnwys ynni cinetig ac ynni potensial gwrthrych.
4. Cwestiwn: Yn absenoldeb grymoedd anghadwraethol, beth ellir ei ddweud am gyfanswm egni mecanyddol system gaeedig? Ateb: Mae cyfanswm yr egni mecanyddol yn aros yn gyson.
5. Cwestiwn: Rhowch enghraifft o rym ceidwadol. Ateb: Mae grym disgyrchiant yn enghraifft o rym ceidwadol.
6. Cwestiwn: Sut mae ynni potensial yn wahanol i ynni cinetig? Ateb: Ynni potensial yw'r ynni sy'n deillio o safle, fel uchder uwchben y ddaear, tra bod ynni cinetig yn deillio o symudiad.
7. Cwestiwn: Sut mae'r gwaith a wneir gan rym ceidwadol yn gysylltiedig ag egni potensial? Ateb: Mae'r gwaith a wneir gan rym ceidwadol yn hafal i'r newid negyddol mewn egni potensial.
9. Cwestiwn: Sut mae egwyddor ynni gwaith-mecanyddol yn egluro trosi ynni potensial yn ynni cinetig mewn gwrthrych sy'n cwympo'n rhydd? Ateb: Wrth i wrthrych syrthio, mae ei ynni potensial yn lleihau ac mae ei ynni cinetig yn cynyddu o swm cyfatebol, gan gadw'r cyfanswm ynni mecanyddol yn gyson.
10. Cwestiwn: Beth sy'n digwydd i egni mecanyddol system pan fydd grymoedd anghadwraethol, fel ffrithiant, yn gweithredu arni? Ateb: Mae'r egni mecanyddol yn lleihau oherwydd bod grymoedd anghadwraethol yn gwasgaru egni, yn aml fel gwres.
11. Cwestiwn: A all egni mecanyddol system gynyddu? Ateb: Ydy, pan wneir gwaith allanol ar y system.
12. Cwestiwn: Sut mae'r cysyniad o waith yn gysylltiedig ag ynni? Ateb: Gwaith yw'r ffordd y mae ynni'n cael ei drosglwyddo neu ei drawsnewid mewn system.
13. Cwestiwn: Os yw gwrthrych yn symud ar gyflymder cyson, beth ellir ei ddweud am y gwaith net a wneir arno? Ateb: Mae'r gwaith net a wneir arno yn sero oherwydd nad oes unrhyw gyflymiad yn digwydd.
15. Cwestiwn: Pam mae gan sbring cywasgedig egni potensial? Ateb: Pan fydd sbring yn cael ei gywasgu, mae gwaith yn cael ei wneud arno, sy'n cael ei storio fel egni potensial. Gellir rhyddhau'r egni hwn pan fydd y sbring yn cael ei ollwng.
16. Cwestiwn: Beth yw'r theorem gwaith-ynni? Ateb: Mae'r theorem gwaith-ynni yn nodi bod y gwaith a wneir ar wrthrych yn hafal i'r newid yn ei egni cinetig.
17. Cwestiwn: Sut mae pŵer yn gysylltiedig â gwaith? Ateb: Pŵer yw'r gyfradd y mae gwaith yn cael ei wneud neu ynni yn cael ei drosglwyddo. Fe'i cyfrifir fel , lle mae yn waith a yn amser.
18. Cwestiwn: A all gwaith gael gwerth negyddol? Ateb: Ydy, mae gwaith yn negyddol pan fydd y grym a chyfeiriad y mudiant yn groes i'w gilydd.
19. Cwestiwn: Os yw'r ongl rhwng y grym a chyfeiriad y mudiant yn 90 gradd, beth yw'r gwaith a wneir? Ateb: Mae'r gwaith a wneir yn sero oherwydd nad oes gan y grym gydran yng nghyfeiriad y mudiant.
20. Cwestiwn: Sut mae peiriant syml, fel lifer, yn gwneud gwaith yn haws? Ateb: Nid yw lifer yn newid cyfanswm y gwaith a wneir ond mae'n newid y ffordd y mae'r grym yn cael ei gymhwyso, gan wneud y dasg yn fwy hylaw neu effeithlon.
Mae'r cysyniad o waith ac egwyddor ynni mecanyddol yn sylfaenol mewn ffiseg ac yn darparu dealltwriaeth sylfaenol o sut mae ynni'n cael ei drosglwyddo a'i drawsnewid mewn gwahanol systemau.
