1. En person trækker en blok 2 m langs en vandret overflade med en konstant kraft F = 20 N. Bestem arbejdet udført af kraften F, der virker på blokken.
Kendt:
Kraft (F) = 20 N
Forskydning (s) = 2 m
Vinkel (θ ) = 0
Ønskes : Arbejde (K)
opløsning:
W = F d cos θ = (20)(2)(cos 0) = (20)(2)(1) = 40 Joule
[irp]
2. En kraft F = 10 N virker på en kasse 1 m langs en vandret overflade. Kraften virker i en vinkel på 30 ° som vist på figuren nedenfor. Bestem arbejdet udført af kraften F!
Kendt :
Kraft (F) = 10 N
Den vandrette kraft (Fx ) = Fcos30 o = (10)(0.5√3) = 5√3 N
Forskydning (d) = 1 meter
Ønskes : Arbejde (W)?
Løsning :
W = F x d = (5√3)(1) = 5√3 Joule
3. Et legeme falder frit fra hvile, fra en højde på 2 m. Hvis tyngdeaccelerationen er 10 m/s² , bestem da det arbejde, der udføres af tyngdekraften!
Kendt:
Objektets masse (m) = 1 kg
Højde (h) = 2 m
Tyngdeacceleration (g) = 10 m/ s²
Ønsket: Arbejde udført af tyngdekraften (W)
opløsning:
W = F d = wh = mgh
W = (1)(10)(2) = 20 Joule
W = arbejde, F = kraft, d = afstand, w = vægt , h = højde, m = masse, g = tyngdeacceleration.
[irp]
4. En genstand på 1 kg er fastgjort til en fjeder, så den forlænges med 2 cm. Hvis tyngdeaccelerationen er 10 m/s² , bestem (a) fjederkonstanten (b) det arbejde, som fjederkraften udfører på genstanden
Kendt:
Masse (m) = 1 kg
Tyngdeacceleration (g) = 10 m/ s²
Forlængelse (x) = 2 cm = 0.02 m
Vægt (w) = mg = (1 kg)(10 m/s² ) = 10 kg m/s² = 10 N
Ønsket: Fjederkonstant og arbejde udført af fjederkraften
opløsning:
(a) Fjederkonstant
Formel for Hookes lov :
F = kx.
k = F / x = w / x = mg / x
k = (1)(10) / 0.02 = 10 / 0.02
k = 500 N/m
(b) arbejde udført af fjederkraften
B = – ½ kx 2
W = – ½ (500)(0.02) 2
W = – (250)(0.0004)
W = -0.1 Joule
Minustegnet angiver, at fjederkraftens retning er modsat retningen af objektets forskydning.
[irp]
5. En kraft F = 10 N accelererer en kasse over en forskydning på 2 m. Gulvet er ru og udøver en friktionskraft Fk = 2 N. Bestem nettoarbejdet udført på kassen.
Kendt:
Kraft (F) = 10 N
Kinetisk friktionskraft (Fk ) = 2 N
Forskydning (d) = 2 m
Ønskes: Netværk (W net )
opløsning:
Arbejde udført af kraften F:
W1 = Fd cos 0 = (10)(2)(1) = 20 joule
Arbejde udført af kinetisk friktionskraft (Fk ) :
W2 = Fkd = (2)(2)(cos 180) = (2)(2)(-1) = -4 Joule
Netværk:
W netto = W 1 – W 2
W netto = 20 – 4
W netto = 16 Joule
6. Hvad er det arbejde, kraft F udfører på blokken?
Kendt:
Kraft (F) = 12 Newton
Forskydning (d) = 4 meter
Ønskes: Arbejde (K)
opløsning:
W = F d = (12 Newton)(4 meter) = 48 N m = 48 Joule
[irp]
7. En blok skubbes af en kraft på 200 N. Blokkens forskydning er 2 meter. Hvad er det arbejde, der udføres på blokken?
Kendt:
Kraft (F) = 200 Newton
Forskydning (d) = 2 meter
Ønskes: Arbejde (K)
opløsning:
Arbejde:
W = Fs
W = (200 Newton) (2 meter)
W = 400 Nm
W = 400 Joule
8. Sedanens fører ønsker at parkere sin bil præcis 0.5 m foran lastbilen , hvilket er 10 m fra sedanens position. Hvilket arbejde kræver sedanen?
Kendt:
Forskydning (d) = 10 meter – 0.5 meter = 9.5 meter
Kraft (F) = 50 Newton
Ønskes: Arbejde (K)
opløsning:
W = Fs
W = (50 Newton) (9.5 meter)
W = 475 Nm
W = 475 Joule
[irp]
9.
Det arbejde, som Tom og Jerry udfører, så bilen kan køre op til 4 meter. Kræfterne, som Tom og Jerry udøver, er 50 N og 70 N.
Kendt:
Forskydning (s) = 4 meter
Nettokraft (F) = 50 Newton + 70 Newton = 120 Newton
Ønskes: Arbejde (K)
opløsning:
W = F s = (120 Newton)(4 meter) = 480 Nm = 480 Joule
10. En chauffør trækker en bil, så bilen bevæger sig op til 1000 cm. Hvad er det arbejde, der udføres på bilen?
Kendt:
Kraft (F) = 250 Newton
Forskydning (s) = 1000 cm = 1000/100 meter = 10 meter
Ønskes: Arbejde (K)
opløsning:
W = F s = (250 Newton)(10 meter) = 2500 Nm = 2500 Joule
11. Baseret på figuren nedenfor, hvis arbejdet udført af nettokraften er 375 joule, bestem objektets forskydning.
Kendt:
Arbejde (W) = 375 Joule
Nettokraft ( ΣF) = 40 N + 10 N – 25 N = 25 Newton ( til højre )
Ønskes: Forflytning ( d )
opløsning:
Arbejdsligningen:
W = Fs
Objektets forskydning:
d = W / F = 375 joule / 25 Newton
d = 15 meter s
12. Aktiviteterne nedenfor , som ikke udfører arbejde, er …
A. Skub en genstand op til 10 meter væk
B. Skub en bil, indtil den bevæger sig
C. Skub en væg
D. Trak en kasse
opløsning:
Arbejdsligningen:
W = ΣF s
W = arbejde , F = kraft , d = forskydning
Baseret på ovenstående formel udføres arbejde med kraft, og der er en forskydning.
Det rigtige svar er C.
1 3. Andrew skubber en genstand med en kraft på 20 N, så genstanden bevæger sig i en cirkulær bevægelse med en radius på 7 meter. Bestem det arbejde, som Andrew udfører for dobbelt cirkulær bevægelse.
A. 0 Joule
B. 1400 joule
Ca. 1540 joule
D. 1760 joule
opløsning:
Hvis personen skubber kørestolen i en cirkulær bevægelse to gange, vender personen og kørestolen tilbage til den oprindelige position, så personens forskydning er nul.
Forskydning = 0, så arbejde = 0.
Det rigtige svar er A.
14. Nogen skubber en genstand mod gulvet med en kraft på 350 N. Gulvet udøver en friktionskraft på 70 N. Bestem det arbejde, der udføres af kraften for at flytte genstanden op til 6 meter.
A. 45 J
B. 72 J
C. 1680 J
D. 2580 J
Kendt:
Trykkraften (F) = 350 Newton
Friktionskraft (F fric ) = 70 Newton
Forskydning af objekt(er) = 6 meter
Ønskes: Arbejde (K)
opløsning:
Der er to kræfter, der virker på objektet, trykkraften (F) og friktionskraften (F fric ). Trykkraften har samme retning som objektets forskydning, fordi trykkraften udfører et positivt arbejde. På den anden side har friktionskraften den modsatte retning med en forskydning af objektet, således at friktionskraften udfører et negativt arbejde.
Arbejde udført af trykkraft:
W = F d = (350 Newton)(6 meter) = 2100 Newtonmeter = 2100 Joule
Arbejde udført af friktionskraft:
W = – (F fric )(s) = – (70 Newton)(6 meter) = – 420 Newtonmeter = – 420 Joule
Netværket:
W netto = 2100 joule – 420 joule
W netto = 1680 Joule
Det rigtige svar er C.
15. En genstand skubbes af en vandret kraft på 14 Newton på et ujævnt gulv med en friktionskraft på 10 Newton. Bestem nettoarbejdet ved at flytte genstanden op til 8 meter.
A. 0.5 Joule
B. 3 joule
Ca. 32 joule
D. 192 joule
Kendt:
Trykkraft (F) = 14 Newton
Friktionskraft (F fric ) = 10 Newton
Objektets forskydning (d) = 8 meter
Ønskes: Arbejde (K)
opløsning:
Der er to kræfter, der virker på et objekt, trykkraften (F) og friktionskraften (Ffric ).
Trykkraften har samme retning som objektets forskydning, så trykkraften udfører et positivt arbejde. På den anden side har friktionskraften den modsatte retning af objektets forskydning, så friktionskraften udfører et negativt arbejde.
Arbejde udført af trykkraft:
W = F s = (14 Newton)(8 meter) = 112 Newtonmeter = 112 Joule
Arbejde udført af friktionskraft:
W = – (F fric )(s) = – (10 Newton)(8 meter) = – 80 Newtonmeter = – 80 Joule
Netværket:
W netto = 112 joule – 80 joule
W netto = 32 Joule
Det rigtige svar er C.
16. Bestem nettoarbejdet baseret på figuren nedenfor.
A. 360 Joule
B. 450 joule
Ca. 600 joule
D. 750 joule
opløsning:
Arbejde = Kraft (F) x forskydning (d)
Arbejde = Areal af trekant 1 + areal af rektangel + areal af trekant 2
Work = 1/2(40-0)(3-0) + (40-0)(9-3) + 1/2(40-0)(12-9)
Arbejde = 1/2(40)(3) + (40)(6) + 1/2(40)(3)
Arbejde = (20)(3) + 240 + (20)(3)
Arbejde = 60 + 240 + 60
Arbejde = 360 Joule
Det rigtige svar er A.
17. Et stykke træ med en længde på 60 cm stikkes lodret ned i jorden. Træet slås med en 10 kg hammer fra en højde af 40 cm over træets top. Hvis den gennemsnitlige modstandskraft fra jorden er 2 x 10³ N , og tyngdeaccelerationen er 10 m/s² , vil træet synke helt ned i jorden efter… stød.
En 4
B. 16
C. 28
D. 30
Kendt:
Hammerens masse (m) = 10 kg
Tyngdeacceleration (g) = 10 m / s²
Hammerens vægt (w) = mg = (10)(10) = 100 kg m/ s²
Hammerens forskydning før den rammer træet (d) = 40 cm = 0.4 meter
Træets modstand (F) = 2 x 10³ N = 2000 N
Trælængde (s) = 60 cm = 0.6 meter
Ønskes: Træet vil gå helt ned i jorden efter…. stød.
opløsning:
Arbejdet udført på hammeren, når hammeren bevæger sig så langt som 0.4 meter, er:
W = F d = ws = (100 N)(0.4 m) = 40 Nm = 40 joule
Arbejde udført af jordens modstandskraft:
W = F d = (2000 N)(0.6 m) = 1200 Nm = 1200 joule
Træet vil trænge helt ned i jorden efter…. stød.
1200 joule / 40 joule = 30
Det rigtige svar er D.
[wpdm_package id='1192′]
- Problemer og løsninger på arbejde udført med kraft
- Problemer med arbejde-kinetisk energi og løsninger
- Problemer og løsninger med principper for arbejde og mekanisk energi
- Problemer med potentiel energi fra gravitationsveje og løsninger
- Problemer og løsninger med den potentielle energi af elastiske fjedre
- Strømproblemer og løsninger
- Anvendelse af bevarelse af mekanisk energi til frit fald
- Anvendelse af bevarelse af mekanisk energi til op- og nedadgående bevægelse i frit fald
- Anvendelse af bevarelse af mekanisk energi til bevægelse på en kurveoverflade
- Anvendelse af bevarelse af mekanisk energi til bevægelse på et skrånende plan
- Anvendelse af bevarelse af mekanisk energi til projektilbevægelse
