ວຽກທີ່ເຮັດໂດຍກຳລັງອະນຸລັກ ພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງ

ວຽກທີ່ເຮັດໂດຍກຳລັງອະນຸລັກ ພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງ

ໃຫ້ສັງເກດວັດຖຸທີ່ເຄື່ອນທີ່ຂຶ້ນຕັ້ງຂຶ້ນ ແລະ ຫຼັງຈາກນັ້ນກັບຄືນສູ່ຕຳແໜ່ງເດີມຫຼັງຈາກບັນລຸຄວາມສູງສູງສຸດ. ເມື່ອວັດຖຸເຄື່ອນທີ່ຂຶ້ນຕັ້ງຂຶ້ນ, ນ້ຳໜັກຈະເຮັດວຽກທາງລົບຕໍ່ວັດຖຸ. ເມື່ອວັດຖຸເຄື່ອນທີ່ຂຶ້ນຕັ້ງຂຶ້ນ, ຄວາມສູງຂອງວັດຖຸຈະເພີ່ມຂຶ້ນ. ດັ່ງນັ້ນ, ພະລັງງານທ່າແຮງແຮງໂນ້ມຖ່ວງຂອງວັດຖຸຈຶ່ງເພີ່ມຂຶ້ນເຊັ່ນກັນ. ສາມາດສະຫຼຸບໄດ້ວ່າວຽກງານທາງລົບທີ່ເຮັດໂດຍນ້ຳໜັກເທົ່າກັບການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງພະລັງງານທ່າແຮງແຮງໂນ້ມຖ່ວງ (PE) ຂອງວັດຖຸ.

W = – ມກ/ຊມ

W = – ມກ (ຊມ)₂ - ຮ₁) = – (PE₂ – PE₁) = -ΔPE

ເມື່ອວັດຖຸເຄື່ອນທີ່ລົງໃນແນວຕັ້ງ, ແຮງໂນ້ມຖ່ວງຈະເຮັດວຽກທາງບວກຕໍ່ວັດຖຸ. ເມື່ອວັດຖຸເຄື່ອນທີ່ລົງໃນແນວຕັ້ງ, ຄວາມສູງຂອງວັດຖຸຈະຫຼຸດລົງ. ດັ່ງນັ້ນ, ພະລັງງານທ່າແຮງແຮງໂນ້ມຖ່ວງຂອງວັດຖຸຈຶ່ງຫຼຸດລົງເຊັ່ນກັນ. ສາມາດສະຫຼຸບໄດ້ວ່າວຽກງານທາງບວກທີ່ເຮັດໂດຍແຮງໂນ້ມຖ່ວງຕໍ່ວັດຖຸແມ່ນເທົ່າກັບການຫຼຸດລົງຂອງພະລັງງານທ່າແຮງແຮງໂນ້ມຖ່ວງຂອງວັດຖຸ.

W = ມກ/ຊມ

W = ມກ (ຊມ)₁ - ຮ₂) = ມກຊ₁ – ມກ₂ = – (ມກ₂ – ມກ₁) = – (PE₂ – PE₁) = -ΔPE

ໃຫ້ສັງເກດວັດຖຸທີ່ຖືກກົດໄປທາງຊ້າຍພ້ອມກັບປາຍຂອງສະປິງ (ເບິ່ງຮູບທີ 3). ເມື່ອວັດຖຸເຄື່ອນທີ່ໄປທາງຊ້າຍ, ແຮງສະປິງຈະເຮັດວຽກທາງລົບໃສ່ວັດຖຸ. ເມື່ອວັດຖຸເຄື່ອນທີ່ໄປທາງຊ້າຍ, ຄວາມຜັນຜວນຂອງສະປິງຈະເພີ່ມຂຶ້ນ. ດັ່ງນັ້ນ, ພະລັງງານສັກຍະພາບຂອງສະປິງຈຶ່ງເພີ່ມຂຶ້ນເຊັ່ນກັນ. ສາມາດສະຫຼຸບໄດ້ວ່າວຽກງານທາງລົບທີ່ເຮັດໂດຍສະປິງເທົ່າກັບການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງພະລັງງານສັກຍະພາບຂອງສະປິງ. ເມື່ອວັດຖຸເຄື່ອນທີ່ໄປທາງຂວາ, ແຮງສະປິງຈະເຮັດວຽກທາງບວກໃສ່ວັດຖຸ. ເມື່ອວັດຖຸເຄື່ອນທີ່ໄປທາງຂວາ, ຄວາມຜັນຜວນຂອງສະປິງຈະຫຼຸດລົງ. ດັ່ງນັ້ນ, ພະລັງງານສັກຍະພາບຂອງສະປິງຈຶ່ງຫຼຸດລົງເຊັ່ນກັນ. ສາມາດສະຫຼຸບໄດ້ວ່າວຽກງານທາງບວກທີ່ເຮັດໂດຍສະປິງໃສ່ວັດຖຸເທົ່າກັບການຫຼຸດລົງຂອງພະລັງງານສັກຍະພາບຂອງສະປິງ.

ອີງຕາມຄຳອະທິບາຍຂ້າງເທິງ, ສາມາດເວົ້າໄດ້ວ່າວຽກງານທີ່ເຮັດໂດຍແຮງອະນຸລັກແມ່ນເທົ່າກັບການປ່ຽນແປງຂອງພະລັງງານທ່າແຮງຂອງວັດຖຸ. ເມື່ອແຮງອະນຸລັກເຮັດວຽກໃນທາງບວກ, ພະລັງງານທ່າແຮງຈະຫຼຸດລົງ. ໃນທາງກັບກັນ, ເມື່ອແຮງອະນຸລັກເຮັດວຽກທາງລົບ, ພະລັງງານທ່າແຮງຈະເພີ່ມຂຶ້ນ. ດັ່ງນັ້ນ, ວຽກງານທີ່ເຮັດໂດຍແຮງອະນຸລັກແມ່ນເທົ່າກັບການປ່ຽນແປງທາງລົບຂອງພະລັງງານທ່າແຮງ.

W_c = -ΔPE

ຕົວຢ່າງຄຳຖາມທີ 6: ວຽກງານໂດຍກຳລັງອະນຸລັກ ແລະ ພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງ

ວັດຖຸທີ່ມີມວນ 1 ກິໂລກຣາມ ຢູ່ໃນລະດັບຄວາມສູງ 5 ແມັດຈາກລະດັບພື້ນດິນ. ຄວາມເລັ່ງຂອງແຮງໂນ້ມຖ່ວງແມ່ນ 10 ແມັດ/ວິນາທີ²ກຳນົດ (ກ) ວຽກທີ່ເຮັດໂດຍນ້ຳໜັກເມື່ອວັດຖຸຖືກຍ້າຍໄປສູ່ຄວາມສູງ 10 ແມັດຈາກລະດັບພື້ນດິນ, (ຂ) ວຽກທີ່ຕ້ອງການເພື່ອຍ້າຍວັດຖຸໄປສູ່ຄວາມສູງ 10 ແມັດ, ແລະ (ຄ) ການປ່ຽນແປງຂອງພະລັງງານທ່າແຮງແຮງໂນ້ມຖ່ວງຂອງວັດຖຸເມື່ອວັດຖຸຖືກຍ້າຍໄປສູ່ຄວາມສູງ 10 ແມັດ.

ການສົນທະນາ:

ລະບຸໄດ້: m = 1 kg, g = 10 m/s² ,

(ກ) ເຮັດວຽກຕາມນ້ຳໜັກ

W = – mg Δh

= – (1 ກິໂລກຣາມ)(10 ມ/ວິນາທີ²)(5 ມ) = – 50 ຈູນ

ນ້ຳໜັກເຮັດວຽກທາງລົບ ເພາະວ່າທິດທາງຂອງນ້ຳໜັກກົງກັນຂ້າມກັບທິດທາງການຍ້າຍຂອງວັດຖຸ.

(ນ້ຳໜັກຢູ່ໃນທິດທາງລົງ, ການຍ້າຍວັດຖຸຢູ່ໃນທິດທາງຂຶ້ນ).

(ຂ) ເຮັດວຽກໂດຍແຮງຍົກ

ເພື່ອໃຫ້ວັດຖຸສາມາດຍົກຂຶ້ນໄດ້, ແຮງຍົກຕໍ່າສຸດຕ້ອງເທົ່າກັບນໍ້າໜັກ.

= (1 ກິ​ໂລ)(10 m/s²)(5 ແມັດ) = 50 ຈູນ

W = wh = mg Δh

ວຽກທີ່ເຮັດໂດຍແຮງຍົກແມ່ນເປັນບວກ ຍ້ອນວ່າທິດທາງຂອງແຮງແມ່ນຄືກັນກັບການຍົກຍ້າຍ.

(ແຮງຍົກຂຶ້ນໄປທາງເທິງ, ການຍ້າຍຂຶ້ນໄປທາງເທິງ)

(ຄ) ການປ່ຽນແປງຂອງພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງ

ΔPE = ມກ Δh

ΔPE = 50 ຈູລ

ພະລັງງານທ່າແຮງແຮງໂນ້ມຖ່ວງຂອງວັດຖຸເພີ່ມຂຶ້ນ 50 ຈູນ.

20 ຄຳຖາມ ແລະ ຄຳຕອບທາງດ້ານແນວຄິດກ່ຽວກັບວຽກງານທີ່ເຮັດໂດຍກຳລັງອະນຸລັກ ແລະ ພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງ:

1. ຄໍາຖາມ: ກຳລັງອະນຸລັກນິຍົມແມ່ນຫຍັງ? ຕອບ: ກຳລັງອະນຸລັກນິຍົມແມ່ນກຳລັງທີ່ວຽກງານທີ່ເຮັດແລ້ວເປັນອິດສະຫຼະຈາກເສັ້ນທາງທີ່ວາງໄວ້.

2. ຄໍາຖາມ: ວຽກທີ່ເຮັດໂດຍກຳລັງອະນຸລັກມີຄວາມກ່ຽວຂ້ອງກັບການປ່ຽນແປງຂອງພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງແນວໃດ? ຕອບ: ວຽກທີ່ເຮັດໂດຍແຮງອະນຸລັກແມ່ນເທົ່າກັບການປ່ຽນແປງທາງລົບຂອງພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງ.

3. ຄໍາຖາມ: ຈົ່ງບອກຕົວຢ່າງທົ່ວໄປຂອງກຳລັງອະນຸລັກນິຍົມ. ຕອບ: ແຮງໂນ້ມຖ່ວງແມ່ນຕົວຢ່າງທົ່ວໄປຂອງແຮງອະນຸລັກ.

4. ຄໍາຖາມ: ເປັນຫຍັງແຮງສຽດທານຈຶ່ງບໍ່ໄດ້ຖືກຖືວ່າເປັນແຮງອະນຸລັກ? ຕອບ: ເນື່ອງຈາກວ່າວຽກງານທີ່ເຮັດໄດ້ໂດຍການສຽດທານແມ່ນຂຶ້ນກັບເສັ້ນທາງທີ່ເດີນໄປ.

5. ຄໍາຖາມ: ພະລັງງານທ່າແຮງແຮງໂນ້ມຖ່ວງຂອງວັດຖຸທີ່ຢູ່ໃກ້ໜ້າດິນໂລກສະແດງອອກແນວໃດ? ຕອບ: ພະລັງງານທ່າແຮງຂອງແຮງໂນ້ມຖ່ວງສະແດງອອກເປັນ $PE=mxgxh$, ບ່ອນທີ່ m ແມ່ນມວນສານ, g ແມ່ນຄວາມເລັ່ງຍ້ອນແຮງໂນ້ມຖ່ວງ, ແລະ h ແມ່ນຄວາມສູງເໜືອຈຸດອ້າງອີງ.

6. ຄໍາຖາມ: ພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງສາມາດເປັນລົບໄດ້ບໍ? ຕອບ: ແມ່ນແລ້ວ, ພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງສາມາດເປັນລົບໄດ້ຂຶ້ນກັບການເລືອກຈຸດອ້າງອີງ.

8. ຄໍາຖາມ: ຖ້າພະລັງງານສັກຍະພາບຂອງລະບົບເພີ່ມຂຶ້ນ, ຈະເກີດຫຍັງຂຶ້ນກັບພະລັງງານຈົນ, ຖ້າບໍ່ມີວຽກງານພາຍນອກເກີດຂຶ້ນ? ຕອບ: ພະລັງງານຈົນຫຼຸດລົງໃນປະລິມານດຽວກັນກັບພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງເພີ່ມຂຶ້ນ, ໂດຍຮັກສາການອະນຸລັກພະລັງງານກົນຈັກ.

9. ຄໍາຖາມ: ມີເງື່ອນໄຂຫຍັງແດ່ສຳລັບການອະນຸລັກພະລັງງານກົນຈັກ? ຕອບ: ພະລັງງານກົນຈັກຈະຖືກອະນຸລັກໄວ້ເມື່ອມີພຽງແຮງອະນຸລັກເທົ່ານັ້ນທີ່ກະທຳຕໍ່ລະບົບ.

10. ຄໍາຖາມ: ໃນລະບົບປິດທີ່ມີພຽງກຳລັງອະນຸລັກເທົ່ານັ້ນທີ່ກະທຳ, ຈະເວົ້າແນວໃດກ່ຽວກັບພະລັງງານກົນຈັກທັງໝົດ? ຕອບ: ພະລັງງານກົນຈັກທັງໝົດຍັງຄົງທີ່.

11. ຄໍາຖາມ: ພະລັງງານສັກຍະພາບຂອງປະຈຸໄຟຟ້າໃນສະໜາມໄຟຟ້າຖືກກຳນົດແນວໃດ? ຕອບ: ພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງ $U=qxV$, ບ່ອນທີ່ q ແມ່ນປະຈຸ ແລະ V ແມ່ນທ່າແຮງ.

12. ຄໍາຖາມ: ເປັນຫຍັງການຍົກວັດຖຸຂຶ້ນໃນສະໜາມແຮງໂນ້ມຖ່ວງຈຶ່ງເພີ່ມພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງຂອງມັນ? ຕອບ: ເນື່ອງຈາກວ່າວຽກຖືກເຮັດຕໍ່ກັບແຮງໂນ້ມຖ່ວງເພື່ອຍົກວັດຖຸຂຶ້ນ, ເຊິ່ງຖືກເກັບໄວ້ເປັນພະລັງງານທ່າແຮງ.

13. ຄໍາຖາມ: ກຳລັງອະນຸລັກນິຍົມເຮັດວຽກແນວໃດໃນວົງຈອນປິດ? ຕອບ: ວຽກສຸດທິທີ່ເຮັດໂດຍແຮງອະນຸລັກໃນວົງຈອນປິດແມ່ນສູນ.

14. ຄໍາຖາມ: ພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງກ່ຽວຂ້ອງກັບຄວາມໝັ້ນຄົງແນວໃດ? ຕອບ: ໃນຈຸດທີ່ພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງຕໍ່າສຸດ, ລະບົບຈະໝັ້ນຄົງ.

15. ຄໍາຖາມ: ວັດຖຸສອງອັນທີ່ມີຄວາມສູງແຕກຕ່າງກັນສາມາດມີພະລັງງານທ່າແຮງແຮງໂນ້ມຖ່ວງດຽວກັນໄດ້ບໍ? ຕອບ: ແມ່ນແລ້ວ, ພວກມັນສາມາດເຮັດໄດ້, ຂຶ້ນກັບການເລືອກລະດັບອ້າງອີງສຳລັບພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງ.

16. ຄໍາຖາມ: ເປັນຫຍັງພວກເຮົາຈຶ່ງມັກເລືອກພື້ນດິນເປັນຈຸດອ້າງອີງສຳລັບພະລັງງານທ່າແຮງຂອງແຮງໂນ້ມຖ່ວງ? ຕອບ: ມັນສະໜອງເອກະສານອ້າງອີງທີ່ສະດວກ ແລະ ເຂົ້າໃຈທົ່ວໄປ, ເຖິງແມ່ນວ່າສາມາດເລືອກຈຸດໃດກໍໄດ້.

17. ຄໍາຖາມ: ໃນລະບົບໂດດດ່ຽວທີ່ມີພຽງກຳລັງອະນຸລັກ, ຖ້າພະລັງງານສັກຍະພາບຫຼຸດລົງ 10 J, ພະລັງງານຈົນຈະປ່ຽນແປງເທົ່າໃດ? ຕອບ: ພະລັງງານຈົນເພີ່ມຂຶ້ນ 10 J.

18. ຄໍາຖາມ: ພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງກ່ຽວຂ້ອງກັບແຮງໃນຂົງເຂດອະນຸລັກແນວໃດ? ຕອບ: ແຮງແມ່ນການຜັນປ່ຽນທາງລົບຂອງພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງ.

19. ຄໍາຖາມ: ຖ້າວັດຖຸຖືກເຄື່ອນທີ່ໄປໃນທິດທາງຂອງແຮງອະນຸລັກ, ພະລັງງານສັກກະຍະພາບຂອງມັນຈະປ່ຽນແປງແນວໃດ? ຕອບ: ພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງຂອງມັນຫຼຸດລົງ.

20. ຄໍາຖາມ: ເປັນໄປໄດ້ບໍທີ່ວັດຖຸຈະມີພະລັງງານຈົນ ແຕ່ພະລັງງານສັກກະຍະພາບບໍ່ມີ? ຕອບ: ແມ່ນແລ້ວ, ມັນຂຶ້ນກັບການເລືອກຈຸດອ້າງອີງສຳລັບພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງ.

ຄຳຖາມ ແລະ ຄຳຕອບເຫຼົ່ານີ້ກວມເອົາແນວຄວາມຄິດພື້ນຖານກ່ຽວກັບກຳລັງອະນຸລັກ ແລະ ພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງ, ເຊິ່ງເປັນສ່ວນໜຶ່ງທີ່ສຳຄັນຂອງກົນຈັກແບບຄລາສສິກ.