ຕົວຢ່າງຄຳຖາມທີ່ສົນທະນາກ່ຽວກັບກົດໝາຍວ່າດ້ວຍການອະນຸລັກພະລັງງານ

ຕົວຢ່າງຄຳຖາມທີ່ສົນທະນາກ່ຽວກັບກົດໝາຍວ່າດ້ວຍການອະນຸລັກພະລັງງານ

ກົດເກນການອະນຸລັກພະລັງງານແມ່ນຫຼັກການພື້ນຖານໃນຟີຊິກສາດ, ໂດຍກ່າວວ່າພະລັງງານໃນລະບົບປິດບໍ່ສາມາດສ້າງ ຫຼື ທຳລາຍໄດ້, ແຕ່ສາມາດປ່ຽນຈາກຮູບແບບໜຶ່ງໄປຫາອີກຮູບແບບໜຶ່ງເທົ່ານັ້ນ. ແນວຄວາມຄິດນີ້ມີຄວາມສຳຄັນ ແລະ ນຳໃຊ້ເລື້ອຍໆໃນສາຂາຕ່າງໆຂອງວິທະຍາສາດ ແລະ ເຕັກໂນໂລຊີ, ລວມທັງກົນຈັກ, ເທີໂມໄດນາມິກ, ແລະ ໄຟຟ້າແມ່ເຫຼັກ. ໃນບົດຄວາມນີ້, ພວກເຮົາຈະປຶກສາຫາລືບັນຫາຕົວຢ່າງຫຼາຍຢ່າງທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບກົດເກນການອະນຸລັກພະລັງງານ, ພ້ອມກັບຄຳອະທິບາຍລະອຽດ.

ຕົວຢ່າງຄຳຖາມທີ 1: ພະລັງງານກົນຈັກໃນວັດຖຸທີ່ຕົກລົງມາຢ່າງເສລີ

ຄຳຖາມ: ບານທີ່ມີມວນ 0,5 ກິໂລກຣາມ ຖືກຖິ້ມລົງຈາກຄວາມສູງ 20 ແມັດ. ໃຫ້ລະເລີຍຄວາມຕ້ານທານຂອງອາກາດ. ຄວາມໄວຂອງບານເມື່ອມັນຕົກລົງພື້ນດິນແມ່ນເທົ່າໃດ?

ເປບບາຮາຊານ:

ຂັ້ນຕອນທີ 1: ລະບຸພະລັງງານເບື້ອງຕົ້ນ ແລະ ພະລັງງານສຸດທ້າຍ.

ພະລັງງານເບື້ອງຕົ້ນເມື່ອລູກບານຢູ່ໃນລະດັບຄວາມສູງ 20 ແມັດແມ່ນພະລັງງານທ່າແຮງຂອງແຮງໂນ້ມຖ່ວງ (EP), ເຊິ່ງສາມາດຄິດໄລ່ໄດ້ໂດຍໃຊ້ສູດ:
\[ EP = ມກຊ \]
ຢູ່ໃສ:
– \( m \) ແມ່ນມວນສານຂອງລູກບານ (0,5 kg)
- \( g \) ແມ່ນຄວາມເລັ່ງຍ້ອນແຮງໂນ້ມຖ່ວງ (9,8 m/s²)
– \( h \) ແມ່ນຄວາມສູງ (20 ມ)

\[ EP_{initial} = 0,5 \ຄູນ 9,8 \ຄູນ 20 = 98 \, \text{J} \]

ພະລັງງານສຸດທ້າຍເມື່ອລູກບານຕົກພື້ນແມ່ນພະລັງງານຈົນ (EK), ເຊິ່ງສາມາດຄິດໄລ່ໄດ້ໂດຍໃຊ້ສູດ:
\[ EK = \frac{1}{2} mv^2 \]
ຢູ່ໃສ:
–\( v\) ແມ່ນຄວາມໄວຂອງລູກບານເມື່ອມັນຕົກເຖິງພື້ນດິນ

ຂັ້ນຕອນທີ 2: ໃຊ້ກົດໝາຍວ່າດ້ວຍການອະນຸລັກພະລັງງານເພື່ອລະບຸວ່າພະລັງງານທ່າແຮງເບື້ອງຕົ້ນເທົ່າກັບພະລັງງານຈົນສຸດທ້າຍ.
\[ EP_{ເບື້ອງຕົ້ນ} = EK_{ສຸດທ້າຍ} \]
\[ 98 = \frac{1}{2} \ຄູນ 0,5 \ຄູນ v^2 \]

ຂັ້ນຕອນທີ 3: ແກ້ສົມຜົນເພື່ອຊອກຫາ \( v \).
\[ 98 = 0,25v^2 \]
\[ v^2 = \frac{98}{0,25} = 392 \]
\[ v = \sqrt{392} \ປະມານ 19,8 \, \text{m/s} \]

ດັ່ງນັ້ນ, ຄວາມໄວຂອງລູກບານເມື່ອມັນຕົກເຖິງພື້ນດິນແມ່ນປະມານ 19,8 ແມັດ/ວິນາທີ.

ຕົວຢ່າງຄຳຖາມທີ 2: ພະລັງງານໃນລະດູໃບໄມ້ປົ່ງ

ຄຳຖາມ: ສະປິງທີ່ມີຄ່າຄົງທີ່ຂອງສະປິງ \(k\) = 200 N/m ຖືກບີບອັດ 0,1 ແມັດຈາກຕຳແໜ່ງສົມດຸນຂອງມັນ. ພະລັງງານທ່າແຮງທີ່ຍືດຫຍຸ່ນຖືກເກັບໄວ້ໃນສະປິງເທົ່າໃດ?

ເປບບາຮາຊານ:

ຂັ້ນຕອນທີ 1: ໃຊ້ສູດພະລັງງານທ່າແຮງທີ່ຍືດຫຍຸ່ນ.
\[ EP_{elastic} = \frac{1}{2} kx^2 \]
ຢູ່ໃສ:
- \( k \) ແມ່ນຄ່າຄົງທີ່ຂອງສະປິງ (200 N/m)
- \( x \) ແມ່ນໄລຍະການບີບອັດ (0,1 ມ)

ຂັ້ນຕອນທີ 2: ສຽບຄ່າທີ່ຮູ້ຈັກເຂົ້າໃນສູດ.
\[ EP_{elastic} = \frac{1}{2} \ຄູນ 200 \ຄູນ (0,1)^2 \]
\[ EP_{elastic} = \frac{1}{2} \ຄູນ 200 \ຄູນ 0,01 \]
\[ EP_{elastic} = 1 \, \text{J} \]

ດັ່ງນັ້ນ, ພະລັງງານທ່າແຮງທີ່ຍືດຫຍຸ່ນທີ່ເກັບໄວ້ໃນສະປິງແມ່ນ 1 ຈູນ.

ຕົວຢ່າງຄຳຖາມທີ 3: ພະລັງງານທ່າແຮງແຮງໂນ້ມຖ່ວງ ແລະ ພະລັງງານຈົນໃນການເຄື່ອນທີ່ແບບພາຣາໂບລິກ

ຄຳຖາມ: ລູກປືນທີ່ມີມວນ 2 ກິໂລກຣາມ ຖືກຍິງອອກດ້ວຍຄວາມໄວເບື້ອງຕົ້ນ 30 ແມັດ/ວິນາທີ ທີ່ມຸມ 45° ກັບແນວນອນ. ພະລັງງານຈົນ ແລະ ພະລັງງານສັກກະຍະພາບຂອງລູກປືນຢູ່ຈຸດສູງສຸດຂອງວິຖີການຍິງຂອງມັນແມ່ນຫຍັງ?

ເປບບາຮາຊານ:

ຂັ້ນຕອນທີ 1: ແບ່ງຄວາມໄວເບື້ອງຕົ້ນອອກເປັນອົງປະກອບແນວນອນ ແລະ ແນວຕັ້ງ.
\[ v_{x} = v_0 \cos \theta \]
\[ v_{y} = v_0 \sin \theta \]
ຢູ່ໃສ:
-\( v_0\) ແມ່ນຄວາມໄວເບື້ອງຕົ້ນ (30 m/s)
– \( \theta \) ແມ່ນມຸມເປີດຕົວ (45°)

\[ v_{x} = 30 \cos 45° = 30 \x0.21 \, \text{m/s} \]
\[ v_{y} = 30 \sin 45° = 30 \x0.21 \, \text{m/s} \]

ຂັ້ນຕອນທີ 2: ຢູ່ຈຸດສູງສຸດ, ຄວາມໄວແນວຕັ້ງ (v_y) ແມ່ນ 0, ແຕ່ຄວາມໄວແນວນອນ (v_x) ຍັງຄົງທີ່.
\[ v_{x \, ຈຸດ \, ສູງສຸດ} = 21,21 \, \text{m/s} \]

ຂັ້ນຕອນທີ 3: ຄິດໄລ່ພະລັງງານຈົນຂອງລູກປືນຢູ່ຈຸດສູງສຸດຂອງມັນ.
\[ EK = \frac{1}{2} mv^2 \]
\[ EK_{ຈຸດ \, ສູງສຸດ} = \frac{1}{2} \ຄູນ 2 \ຄູນ (21,21)^2 \]
\[ EK_{ຈຸດ \, ສູງສຸດ} = 1 \ຄູນ 449,21 = 449,21 \, \text{J} \]

ຂັ້ນຕອນທີ 4: ຄິດໄລ່ຄວາມສູງສູງສຸດທີ່ລູກປືນສາມາດບັນລຸໄດ້.
\[ h = \frac{v_{y}^2}{2g} \]
\[ h = \frac{(21,21)^2}{2 \ຄູນ 9,8} \]
\[ h \ປະມານ 22,9 \, \text{m} \]

ຂັ້ນຕອນທີ 5: ຄິດໄລ່ພະລັງງານທ່າແຮງຂອງແຮງໂນ້ມຖ່ວງຢູ່ຈຸດສູງສຸດ.
\[ EP_{ຈຸດ \, ສູງສຸດ} = mgh \]
\[ EP_{ຈຸດ \, ສູງສຸດ} = 2 \ຄູນ 9,8 \ຄູນ 22,9 \]
\[ EP_{ຈຸດ \, ສູງສຸດ} \ປະມານ 449,72 \, \text{J} \]

ດັ່ງນັ້ນ, ພະລັງງານຈົນຂອງລູກປືນຢູ່ຈຸດສູງສຸດແມ່ນ 449,21 ຈູນ, ແລະພະລັງງານທ່າແຮງຂອງແຮງໂນ້ມຖ່ວງຢູ່ຈຸດສູງສຸດແມ່ນ 449,72 ຈູນ.

ຕົວຢ່າງຄຳຖາມທີ 4: ພະລັງງານຄວາມຮ້ອນໃນແຮງສຽດທານ

ຄຳຖາມ: ກ່ອງທີ່ມີມວນ 10 ກິໂລກຣາມ ຖືກຍູ້ລົງເທິງພື້ນທີ່ບໍ່ສະໝໍ່າສະເໝີເປັນໄລຍະທາງ 5 ແມັດ ດ້ວຍແຮງຄົງທີ່ 30 ນິວຕັນ. ຄ່າສຳປະສິດຂອງແຮງສຽດທານຈົນລະຫວ່າງກ່ອງ ແລະ ພື້ນແມ່ນ 0,2. ພະລັງງານເທົ່າໃດທີ່ຖືກປ່ຽນເປັນພະລັງງານຄວາມຮ້ອນຍ້ອນແຮງສຽດທານ?

ເປບບາຮາຊານ:

ຂັ້ນຕອນທີ 1: ຄິດໄລ່ແຮງສຽດທານ.
\[ f_{friction} = \mu N \]
ຢູ່ໃສ:
- \( \mu \) ແມ່ນຄ່າສຳປະສິດຂອງແຮງສຽດທານ (0,2)
-\( N\) ແມ່ນແຮງປົກກະຕິ. ສຳລັບໜ້າດິນຮາບພຽງ, \( N = mg\)

\[ friction} = 0,2 \ຄູນ 10 \ຄູນ 9,8 = 19,6 \, \text{N} \]

ຂັ້ນຕອນທີ 2: ຄິດໄລ່ວຽກທີ່ເຮັດໄດ້ໂດຍແຮງສຽດທານ.
\[ W = f_{ແຮງສຽດທານ} \ຄູນ d \]
ຢູ່ໃສ:
– \( d \) ແມ່ນໄລຍະທາງ (5 ແມັດ)

\[ W = 19,6 \ຄູນ 5 = 98 \, \text{J} \]

ພະລັງງານທີ່ປ່ຽນເປັນພະລັງງານຄວາມຮ້ອນຍ້ອນແຮງສຽດທານແມ່ນ 98 ຈູນ.

ສະຫຼຸບ

ກົດເກນການອະນຸລັກພະລັງງານແມ່ນແນວຄວາມຄິດທີ່ມີພະລັງທີ່ນຳໃຊ້ໄດ້ກັບຫຼາຍໆສະຖານະການທາງຟີຊິກ. ການເຂົ້າໃຈມັນຊ່ວຍໃຫ້ພວກເຮົາສາມາດວິເຄາະປະກົດການທາງກາຍະພາບທີ່ຫຼາກຫຼາຍ, ຕັ້ງແຕ່ວັດຖຸທີ່ຕົກລົງຢ່າງເສລີ ແລະ ການເຄື່ອນທີ່ຂອງວັດຖຸຈົນເຖິງພະລັງງານທີ່ເກີດຈາກແຮງສຽດທານ. ຕົວຢ່າງຂ້າງເທິງຊ່ວຍໃຫ້ພວກເຮົາເຂົ້າໃຈວ່າພະລັງງານສາມາດປ່ຽນຮູບແບບໄດ້ແນວໃດໃນຂະນະທີ່ຍັງຄົງປະລິມານ. ຄວາມເຂົ້າໃຈຢ່າງລະອຽດກ່ຽວກັບແນວຄວາມຄິດນີ້ແມ່ນສຳຄັນຫຼາຍສຳລັບທັງການສຶກສາ ແລະ ການນຳໃຊ້ຕົວຈິງໃນວິສະວະກຳ ແລະ ວິທະຍາສາດ.