Ua haujlwm los ntawm lub zog

Ua haujlwm los ntawm lub zog

1.1 Lub Txhais ntawm Kev Ua Haujlwm

Yog koj thawb ib phau ntawv rau saum lub rooj kom txog thaum phau ntawv raug tshem tawm, koj raug hais tias tau ua haujlwm rau phau ntawv. Yog tias ib yam khoom poob rau hauv av vim yog lub zog rub ntawm lub ntiajteb txawj nqus, lub zog gravitational raug hais tias tau ua haujlwm rau yam khoom. Ntawm qhov tsis sib xws, yog tias koj thawb ib yam khoom nrog tag nrho koj lub zog mus rau qhov uas koj hws ntau heev, tab sis yam khoom tsis txav kiag li, koj raug hais tias tsis tau ua haujlwm rau yam khoom. Hauv lub neej txhua hnub, tib neeg yuav hais tias koj tau ua haujlwm hnyav los ntawm kev thawb yam khoom tab sis hauv Physics, koj tsis ua haujlwm rau yam khoom vim tias tsis muaj kev tshem tawm ntawm yam khoom.

Kev ua haujlwm ntawm ib yam khoom tuaj yeem ua tiav los ntawm lub zog tas li (qhov ntau thiab kev coj ntawm nws yog tas li) lossis lub zog hloov pauv (qhov ntau thiab kev coj ntawm nws yog hloov pauv). Ib qho piv txwv ntawm lub zog nrog qhov ntau thiab kev coj tas li yog lub zog gravitational, uas ua haujlwm ntawm ib yam khoom thaum lub khoom nyob ze ntawm qhov chaw hauv av. Thaum ib yam khoom poob dawb ze ntawm qhov chaw hauv av, qhov ntau thiab kev coj ntawm lub khoom qhov kev nrawm poob dawb yog tas li vim tias qhov ntau thiab kev coj ntawm lub zog gravitational uas ua kom lub khoom nrawm yog tas li. Ib qho piv txwv ntawm lub zog nrog qhov ntau tsis tas li (tab sis nrog qhov kev coj tas li) yog lub zog caij nplooj ntoos hlav.e. Ib qho piv txwv ntxiv yog lub foob pob hluav taws uas raug tso tawm mus rau hauv qhov chaw lossis rov qab los rau saum npoo ntawm lub ntiaj teb. Thaum lub foob pob hluav taws raug tso tawm, qhov ntau ntawm lub zog gravitational ua haujlwm rau nws hloov pauv hauv qhov sib piv rov qab rau qhov deb ntawm lub ntiaj teb nruab nrab.

1.1.1 Ua Haujlwm ua li cas by cov ctsis tu ncua fcov dab phem

Hauv lej, txoj haujlwm uas lub zog tas li ua rau ib yam khoom yog txhais tias yog kev hloov chaw uas muab sib npaug rau lub zog lossis ib feem ntawm lub zog uas muaj tib qho kev taw qhia li qhov kev hloov chaw ntawm yam khoom. Saib ib yam khoom ntawm qhov chaw ntawm lub dav hlau tiaj tiaj uas muaj kev hloov chaw mus rau sab xis los ntawm lub zog thawb (F).

Daim Duab 1. (Sab Saum Toj) Qhov kev taw qhia ntawm qhov khoom txav mus los yog tib yam li lub zog F. (Hauv Qab) Qhov kev taw qhia ntawm qhov khoom txav mus los yog tib yam li qhov sib xyaw ntawm lub zog F hauv kev taw qhia kab rov tav (F cos).

Lub zog ua haujlwm (F) yog:

W = (F)(s)(cos θ) = F s (cos 0) = F s (1)

W = F s

Cov haujlwm ua los ntawm lub zog F hauv kab rov tav (F cos θ) yog:

W = (F cos θ)(s)(cos 0) = (F cos)(s)(1)

W = Fs cos θ

Cov haujlwm ua tiav los ntawm lub zog sib txhuam kinetic (f_k) yog:

W = (f)_k)(s)(cos 180) = (f)_k)(s)(-1)

W = – (f)_k)(cov)

Lub zog ua haujlwm (N) yog:

W = (N)(s)(cos 90) = (N)(s)(0) = 0

Cov haujlwm ua tiav los ntawm qhov hnyav (w) yog:

W = (w)(s)(cos 90) = (w)(s)(0) = 0

Kev piav qhia: W = ua haujlwm, s = qhov ntau ntawm kev hloov chaw, θ = lub kaum sab xis ntawm lub zog thiab kev hloov chaw.

Daim duab 2.

(a) Yam khoom poob dawb. Qhov hnyav nyob rau tib qho kev taw qhia li qhov kev hloov chaw (b) Yam khoom txav mus rau saum toj. Qhov hnyav qhov kev taw qhia yog qhov sib txawv ntawm qhov kev hloov chaw.

Hauv qhov piv txwv dhau los, txoj haujlwm ua los ntawm qhov hnyav (w) muaj tus nqi xoom vim tias qhov kev coj ntawm qhov hnyav ntawm yam khoom yog perpendicular rau qhov kev coj ntawm yam khoom hloov chaw. Nws yuav tsum nco ntsoov tias txoj haujlwm ua los ntawm qhov hnyav yuav tsis muaj tus nqi xoom yog tias qhov kev coj ntawm qhov hnyav zoo ib yam li lossis tawm tsam qhov kev coj ntawm yam khoom hloov chaw.

Txoj haujlwm ua los ntawm qhov hnyav (w) rau ntawm yam khoom uas poob dawb raws li qhia hauv daim duab a yog:

W = F s (cos θ) = wh (cos 0) = wh (1) = wh = mgh

Txoj haujlwm ua los ntawm qhov hnyav (w) ntawm yam khoom uas txav mus rau sab saud raws li qhia hauv daim duab b yog:

W = Fs (cos θ) = wh (cos 180) = wh (-1) = – wh = – mgh

hauj lwm: w = qhov hnyav (Newton), h = qhov siab (meter), m = pawg (kg), g = kev nrawm ntawm lub ntiajteb txawj nqus (meter ib square second).

Raws li cov lus piav qhia ua ntej, cov lus xaus hauv qab no tau kos: Ua ntej, yog tias ib yam khoom tsis muaj kev hloov chaw, lub zog uas siv rau ntawm yam khoom tsis ua haujlwm dab tsi. Yog tias s = 0, W = 0; Qhov thib ob, yog tias lub zog tsim lub kaum sab xis tawm tsam qhov kev hloov chaw ntawm ib qho yam khoom, tsuas yog qhov sib koom ua ke ntawm lub zog uas sib koom tib qho kev taw qhia li qhov kev hloov chaw ntawm yam khoom thiaj ua haujlwm rau yam khoom; Qhov thib peb, lub zog hauv kev taw qhia perpendicular rau qhov kev taw qhia ntawm qhov kev hloov chaw ntawm yam khoom yuav tsim lub kaum sab xis ntawm 90^o. Cos 90 = 0; Qhov thib plaub, kev ua haujlwm yuav muaj lub cim zoo lossis tsis zoo. Yog tias lub zog nyob rau tib qho kev taw qhia li qhov khoom hloov chaw thiab tsim lub kaum sab xis ntawm 0^o, nws ua haujlwm zoo rau ntawm yam khoom. Ntawm qhov tod tes, yog tias lub zog muaj qhov kev taw qhia tawm tsam qhov kev taw qhia ntawm qhov khoom hloov chaw thiab tsim lub kaum sab xis ntawm 180^o, nws ua haujlwm tsis zoo rau ntawm qhov khoom.

Daim Duab 3. Daim duab qhia txog lub zog (F) - kev hloov chaw (s). Kev ua haujlwm yog sib npaug rau thaj chaw ntxoov ntxoo.

Cov haujlwm ua los ntawm lub zog tas li ntawm ib yam khoom thaum lub khoom tab tom hloov chaw yog sib npaug rau thaj chaw ntxoov ntxoo hauv daim duab qhia lub zog (F) - qhov chaw (s).

 

Kev ua haujlwm yog cim ua W (cov ntawv loj), thiab qhov hnyav yog cim ua w (cov ntawv me). Chav ua haujlwm SI yog Newton ∙ 'meter' (N m). Nws yog sib npaug rau Joule, luv ua J.

Nws tau muab lub npe li ntawd los ua kev hwm rau tus kws kho mob Askiv ntawm xyoo 19th.^th xyoo pua, James Prescott Joule.

Piv txwv lo lus nug 1: Ua haujlwm los ntawm lub zog tas li

Ib yam khoom nyob twj ywm rau ntawm qhov chaw hauv pem teb uas tsis muaj kev sib txhuam. Lub zog 10 N raug siv rau ntawm yam khoom, ua rau lub kaum sab xis 30-degree tawm tsam hauv pem teb. Yog tias yam khoom txav mus deb 1 'meter', lub zog ntawd ua haujlwm ntau npaum li cas rau yam khoom?

tshuaj:

Paub: F = 10 N, s = 1 meter

Xav Tau: Ua Haujlwm (W)

W = (F)(s)(cos 30)^o) = (10 N)(1 m)(1/2) √3) = 5√3n mav

Piv txwv lo lus nug 2: Ua haujlwm los ntawm lub zog tas li

Ib tsob txiv maj phaub uas hnyav 0.2 kg poob dawb los ntawm qhov siab 10 meters ntawm av. Yog tias qhov nrawm ntawm lub ntiajteb txawj nqus yog 10 m/s², ua haujlwm ntau npaum li cas los ntawm qhov hnyav ntawm txiv maj phaub?

tshuaj:

Paub: m = 0.2 kg, h = 10 m, g = 10 m/s²

Xav tau: Ua haujlwm (W) los ntawm qhov hnyav (w)

W = F s = wh = mgh = (0.2 kg)(10 m/s)²)(10 m) = 20 kg m2 / vib nas this² = 20 N m = 20 Joule

1.1.2 Ua Haujlwm Los Ntawm Cov Zog Hloov Pauv

Ib qho piv txwv ntawm lub zog hloov pauv yog lub zog caij nplooj ntoos hlav. Lub zog caij nplooj ntoos hlav hloov pauv tas li. Yog li ntawd, txoj haujlwm ua los ntawm lub zog caij nplooj ntoos hlav rau ntawm ib yam khoom tsis tuaj yeem suav nrog siv cov qauv ua haujlwm ntawm lub zog tas li (W = F s cos θ). Yog tias lub caij nplooj ntoos hlav raug ncab, lub caij nplooj ntoos hlav raug ncab ntau dua, lub zog tensile ntau dua yuav tsum tau rub lub caij nplooj ntoos hlav. Thiab yog tias lub caij nplooj ntoos hlav raug nias, lub caij nplooj ntoos hlav raug nias ntau dua, lub zog thrust ntau dua. Thaum lub caij nplooj ntoos hlav raug nias lossis ncab, lub zog caij nplooj ntoos hlav hloov pauv ntawm 0 (x = 0) mus rau qhov siab tshaj plaws (F = kx). Yog li, lub zog caij nplooj ntoos hlav raug suav nrog siv qhov nruab nrab. Qhov nruab nrab ntawm lub zog caij nplooj ntoos hlav yog:

Txoj haujlwm ua los ntawm lub zog caij nplooj ntoos hlav rau ntawm ib yam khoom yog:

W = ua haujlwm, x = Δx = kev hloov pauv ntawm lub caij nplooj ntoos hlav ('meter'), F = lub zog caij nplooj ntoos hlav (Newton).

Piv txwv lo lus nug 3: Ua haujlwm los ntawm lub zog hloov pauv

Ntawm lub caij nplooj ntoos hlav muaj qhov hnyav dai nrog qhov hnyav ntawm 1 kg, yog li lub caij nplooj ntoos hlav nthuav dav li 2 cm. Yog tias qhov kev nrawm ntawm lub ntiajteb txawj nqus yog 10 m / s², txiav txim siab (a) lub caij nplooj ntoos hlav tas li (b) txoj haujlwm ua los ntawm lub zog caij nplooj ntoos hlav rau ntawm qhov hnyav.

tshuaj:

Paub: m = 1 kg, g = 10 m/s², x = Δx = 2 cm = 0.02 m.

(a) lub caij nplooj ntoos hlav tas li

(b) txoj haujlwm tau ua tiav los ntawm lub zog caij nplooj ntoos hlav ntawm qhov hnyav

W = -1/2 kx² = -1/2 (500)(0.02)² = – (250)(0.0004) = -0.1 Joules

Cov haujlwm uas lub zog caij nplooj ntoos hlav ua rau ntawm qhov hnyav muaj tus nqi tsis zoo vim tias qhov kev taw qhia ntawm lub zog caij nplooj ntoos hlav yog qhov sib txawv ntawm qhov kev hloov pauv ntawm qhov hnyav (lub zog caij nplooj ntoos hlav yog nyob rau sab saud, qhov hnyav yog nyob rau hauv qab).

1.2 Kev Ua Haujlwm Hauv Is Taws Nem lossis Kev Ua Haujlwm Los Ntawm Lub Zog Hauv Is Taws Nem

Yog tias tsuas muaj ib lub zog uas ua haujlwm rau ib yam khoom thaum lub khoom tab tom raug kev hloov chaw, qhov haujlwm ua los ntawm lub zog net sib npaug rau qhov haujlwm ua los ntawm lub zog. Piv txwv li, yog tias ib yam khoom poob dawb thiab kev txwv tsis pub huab cua raug tsis quav ntsej, lub zog tsuas yog ua haujlwm rau ntawm yam khoom yog lub zog gravitational. Hauv qhov no, lub zog net ua haujlwm rau ntawm yam khoom yog lub zog gravitational (saib daim duab 2).

W_net = Wb_{lub ntiajteb txawj nqus}

Yog tias muaj qee lub zog ua haujlwm rau ib yam khoom thaum lub khoom tab tom hloov chaw, qhov haujlwm ua los ntawm lub zog net yuav sib npaug rau qhov haujlwm net ua los ntawm txhua lub zog ua haujlwm rau lub khoom (saib daim duab 1).

W_net = Wb₁ + W₂ + W₃ + W₄

Cov haujlwm uas lub zog net ua rau ib yam khoom kuj suav tau los ntawm kev nrhiav lub zog net ua ntej thiab tom qab ntawd muab nws sib npaug nrog qhov ntau ntawm kev hloov chaw.

W = ΣF s

Piv txwv lo lus nug 4: Network

Siv lub zog 20 N thawb lub thawv uas nyob ruaj khov rau hauv pem teb kom txog thaum lub thawv txav mus deb 1 'meter'. Yog tias lub zog thawb mus rau tib qho kev taw qhia li qhov kev hloov chaw ntawm lub thawv thiab lub zog sib txhuam kinetic ntawm 2 N ntawm lub thawv ua haujlwm, txiav txim siab qhov ntau ntawm cov haujlwm net uas lub zog net ua rau lub thawv.

tshuaj:

Paub: F = 20 N, f_k = 2 N, s = 1 m

W₁ = F s = (20 N)(1 m) = 20 Nm = 20 Joules

W₂ = f_k s = – (2 N)(1 m) = – 2 Nm = – 2 Joules

Kev ua haujlwm hauv network lossis kev ua haujlwm ua los ntawm lub zog net

W_net = Wb₁ - W₂ = 20 J – 2 J = 18 J

Piv txwv lo lus nug 4) Lub zog thawb (F) ua haujlwm zoo, lub zog sib txhuam kinetic (f)_k) ua haujlwm tsis zoo