ຫຼັກການພະລັງງານ-ວຽກ ແຮງທີ່ບໍ່ອະນຸລັກ ການເຄື່ອນທີ່ເທິງພື້ນຜິວອຽງດ້ວຍແຮງສຽດທານ - ບັນຫາ ແລະ ວິທີແກ້ໄຂ

2 ຫຼັກການພະລັງງານ-ວຽກ ແຮງທີ່ບໍ່ອະນຸລັກ ການເຄື່ອນທີ່ເທິງພື້ນຜິວອຽງດ້ວຍແຮງສຽດທານ - ບັນຫາ ແລະ ວິທີແກ້ໄຂ

1. ທ່ອນໄມ້ເລື່ອນລົງມາຈາກ ພື້ນຜິວທີ່ອຽງ ດ້ວຍແຮງສຽດທານ. ຄວາມໄວ ຂອງທ່ອນໄມ້ ເມື່ອທ່ອນໄມ້ຕົກລົງພື້ນດິນແມ່ນເທົ່າໃດ? ຄ່າສຳປະສິດຂອງ ແຮງສຽດທານຈົນ ແມ່ນ 0.4. ຄວາມເລັ່ງຍ້ອນແຮງໂນ້ມຖ່ວງແມ່ນ 10 m/ ^s2.

ເປັນທີ່ຮູ້ຈັກ:

ຄວາມສູງເບື້ອງຕົ້ນ (ຊມ_o) = 6 ແມັດ ຫຼັກການພະລັງງານ-ວຽກ, ແຮງທີ່ບໍ່ອະນຸລັກ, ການເຄື່ອນທີ່ເທິງພື້ນຜິວອຽງທີ່ມີແຮງສຽດທານ - ບັນຫາ ແລະ ວິທີແກ້ໄຂ 1

ຄວາມສູງສຸດທ້າຍ ( _ht ) = 0 ແມັດ

ຄວາມໄວເບື້ອງຕົ້ນ (v _o ) = 0 (ບລັອກໃນເບື້ອງຕົ້ນເມື່ອພັກຜ່ອນ)

ຄ່າສຳປະສິດຂອງແຮງສຽດທານທາງກາຍະພາບ (μk ₎ = 0.4

ຄວາມເລັ່ງຍ້ອນແຮງໂນ້ມຖ່ວງ (g) = 10 ms ^-2

cos θ = adj/hyp = 8/10

ອົງປະກອບແນວຕັ້ງຂອງ ນ້ຳໜັກ = w _y = w cos θ = mg cos θ = m (10)(8/10) = m (10)(4/5) = m (40/5) = 8 m

ແຮງ ປົກກະຕິ = N = w _y = 8 m

ແຮງສຽດທານຈົນ = f _k = μ _k N = μ _k w _y = (0.4)(8 ມ) = 3.2 ມ

ຕ້ອງການ: ຄວາມໄວສຸດທ້າຍ (v _t )

ວິທີແກ້ໄຂ:

ຫຼັກການພະລັງງານກົນຈັກ-ວຽກ ລະບຸວ່າ ວຽກທີ່ເຮັດໂດຍກຳລັງທີ່ບໍ່ແມ່ນພະລັງງານອະນຸລັກທີ່ກະທຳຕໍ່ວັດຖຸແມ່ນເທົ່າກັບການປ່ຽນແປງທັງໝົດຂອງພະລັງງານຈົນ ແລະ ພະລັງງານທ່າແຮງ.

W_nc = ΔEM ຫຼັກການພະລັງງານ-ວຽກ, ແຮງທີ່ບໍ່ອະນຸລັກ, ການເຄື່ອນທີ່ເທິງພື້ນຜິວອຽງທີ່ມີແຮງສຽດທານ - ບັນຫາ ແລະ ວິທີແກ້ໄຂ 2

W _nc = ΔEK + ΔEP

W _nc = ວຽກທີ່ເຮັດໄດ້ໂດຍແຮງທີ່ບໍ່ອະນຸລັກ, Δ EM = ການປ່ຽນແປງຂອງ ພະລັງງານກົນຈັກ , Δ EK = ການປ່ຽນແປງຂອງພະລັງງານຈົນ, Δ EP = ການປ່ຽນແປງຂອງພະລັງງານທ່າແຮງ.

ການປ່ຽນແປງຂອງ ພະລັງງານ kinetic :

ΔEK = 1/2 m (v _t² – v _o² ) = 1/2 m (v _t² – 0) = 1/2 mv _t²

ການປ່ຽນແປງຂອງ ພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງ :

ΔEP = ມກ (ht _– h₂o ₎ = ມ (10)(0-6) = ມ (10)(-6) = – 60 ມ

ວຽກທີ່ເຮັດໂດຍແຮງ ສຽດທານ kinetic:

W _nc = – f _k s = – (3.2 ມ)(10) = – 32 ມ

ເຄື່ອງໝາຍລົບຊີ້ບອກວ່າວຽກທີ່ເຮັດໂດຍແຮງສຽດທານທາງ kinetic ຕໍ່ບລັອກແມ່ນຕິດລົບ.

ກຳນົດຄວາມໄວສຸດທ້າຍ (vt ₎ :

W _nc = ΔEK + ΔEP

– 32 m = 1/2 mv _t² – 60 m

- 32 ມ = ມ (1/2 v _t² - 60)

ເບິ່ງ ໄລຍະທາງ ແລະ ການຍ້າຍຖິ່ນຖານ - ບັນຫາ ແລະ ວິທີແກ້ໄຂ

– 32 = 1/2 v _t² – 60

– 32 + 60 = 1/2 v _t²

28 = 1/2 v _t²

2 (28) = _vt²

56 = _vt²

vt ₌ √4.14

v _t = 2√14 ms ^-1

ທ່ອນໄມ້ເລື່ອນລົງເທິງພື້ນດິນທີ່ມີແຮງສຽດທານ. ຄວາມໄວສຸດທ້າຍຂອງທ່ອນໄມ້ເມື່ອມັນຕົກພື້ນແມ່ນ 10 m/s ^2. ຖ້າແຮງສຽດທານແມ່ນ 2 N ແລະຄວາມເລັ່ງຍ້ອນແຮງໂນ້ມຖ່ວງແມ່ນ 10 m/s ^2. ຄວາມສູງຂອງ h ແມ່ນຫຍັງ?

ເປັນທີ່ຮູ້ຈັກ:

ມວນສານຂອງບລັອກ (ມ) = 1 ກິໂລກຣາມ ຫຼັກການພະລັງງານ-ວຽກ, ແຮງທີ່ບໍ່ອະນຸລັກ, ການເຄື່ອນທີ່ເທິງພື້ນຜິວອຽງທີ່ມີແຮງສຽດທານ - ບັນຫາ ແລະ ວິທີແກ້ໄຂ 3

ຄວາມໄວເບື້ອງຕົ້ນ (v _o ) = 0 (ບລັອກໃນເບື້ອງຕົ້ນເມື່ອພັກຜ່ອນ)

ຄວາມໄວສຸດທ້າຍ (v _t ) = 10 ms ^-1

ຄວາມສູງເບື້ອງຕົ້ນ (h₂o ₎ = h

ຄວາມສູງສຸດທ້າຍ ( _ht ) = 0

ແຮງສຽດທານຈົນ (fk ₎ = 2 N

ຄວາມເລັ່ງຍ້ອນແຮງໂນ້ມຖ່ວງ (g) = 10 ms ^-2

ຕ້ອງການ: ຄວາມສູງ (ຊມ)

ວິທີແກ້ໄຂ:

ວຽກງານດັ່ງກ່າວແມ່ນເຮັດໄດ້ໂດຍກຳລັງຂອງແຮງສຽດທານ kinetic:

W _nc = – f _k d = – (2)(15) = – 30

ການປ່ຽນແປງຂອງພະລັງງານ kinetic:

ΔEK = 1/2 m (v _t² – v _o² ) = 1/2 (1)(10 ² − 0) = 1/2 (10 ² ) = 1/2 (100) = 50

ການປ່ຽນແປງຂອງພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງ:

ΔEP = ມກ (ht _– h₂o ₎ = (1)(10)(0-ຊມ) = (10)(-ຊມ) = -10 ຊມ

ສົມຜົນຂອງຫຼັກການພະລັງງານແຮງງານ-ກົນຈັກ:

W _nc = ΔEK + ΔEP

– 30 = 50 – 10 ຊົ່ວໂມງ

10 ຊົ່ວໂມງ = 50 + 30

10 h = 80

h = 80/10

ສູງ = 8 ແມັດ

ຫຼັກການຂອງວຽກງານ-ພະລັງງານແມ່ນຫຍັງ?
- ຕອບ: ຫຼັກການພະລັງງານ-ວຽກລະບຸວ່າວຽກງານທີ່ເຮັດຕໍ່ວັດຖຸແມ່ນເທົ່າກັບການປ່ຽນແປງຂອງພະລັງງານຈົນຂອງມັນ. ໃນທາງຄະນິດສາດ, $W = Δ K E$ , ບ່ອນທີ່ $W$ ວຽກທີ່ເຮັດແລ້ວແມ່ນແລ້ວ ແລະ $Δ K E$ ແມ່ນການປ່ຽນແປງຂອງພະລັງງານຈົນ.
ກຳລັງທີ່ບໍ່ມີອະນຸລັກນິຍົມແຕກຕ່າງຈາກກຳລັງອະນຸລັກນິຍົມແນວໃດ?
- ຕອບ: ແຮງທີ່ບໍ່ອະນຸລັກ, ເຊັ່ນດຽວກັບແຮງສຽດທານ, ເຮັດໃຫ້ເກີດການສູນເສຍພະລັງງານກົນຈັກຈາກລະບົບ, ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວຈະຢູ່ໃນຮູບແບບຂອງຄວາມຮ້ອນ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ແຮງອະນຸລັກ, ເຊັ່ນດຽວກັບແຮງໂນ້ມຖ່ວງ ຫຼື ແຮງສະປິງ, ບໍ່ໄດ້ກະຈາຍພະລັງງານກົນຈັກ, ແຕ່ສາມາດປ່ຽນມັນລະຫວ່າງພະລັງງານທ່າແຮງ ແລະ ພະລັງງານຈົນພາຍໃນລະບົບໄດ້.
ແຮງສຽດທານມີຜົນກະທົບຕໍ່ວຽກງານທີ່ເຮັດກັບວັດຖຸທີ່ເຄື່ອນທີ່ຢູ່ເທິງພື້ນຜິວອຽງແນວໃດ?
- ຕອບ: ແຮງສຽດທານກະທຳໃນທິດທາງກົງກັນຂ້າມກັບການເຄື່ອນທີ່ຂອງວັດຖຸ. ນີ້ໝາຍຄວາມວ່າແຮງສຽດທານເຮັດວຽກທາງລົບຕໍ່ວັດຖຸ, ຫຼຸດຜ່ອນພະລັງງານຈົນຂອງມັນ ຫຼື ເພີ່ມປະລິມານວຽກພາຍນອກທີ່ຕ້ອງການເພື່ອຍ້າຍມັນຂຶ້ນເທິງຄວາມລາດຊັນ.
ເປັນຫຍັງພະລັງງານສັກຍະພາບຂອງວັດຖຸຈຶ່ງບໍ່ປ່ຽນແປງຍ້ອນແຮງທີ່ບໍ່ແມ່ນແຮງອະນຸລັກ?
- ຕອບ: ພະລັງງານສັກຍະພາບກ່ຽວຂ້ອງກັບກຳລັງອະນຸລັກ, ແລະການປ່ຽນແປງຂອງມັນແມ່ນຂຶ້ນກັບຕຳແໜ່ງເບື້ອງຕົ້ນ ແລະ ຕຳແໜ່ງສຸດທ້າຍເທົ່ານັ້ນ, ບໍ່ແມ່ນຢູ່ໃນເສັ້ນທາງທີ່ນຳໃຊ້. ກຳລັງທີ່ບໍ່ແມ່ນພະລັງງານອະນຸລັກສາມາດປ່ຽນແປງພະລັງງານຈົນຂອງວັດຖຸໄດ້ ແຕ່ບໍ່ມີພະລັງງານສັກຍະພາບທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ.
ມຸມອຽງມີອິດທິພົນຕໍ່ການເຄື່ອນທີ່ຂອງວັດຖຸເທິງພື້ນຜິວອຽງທີ່ມີແຮງສຽດທານແນວໃດ?
- ຕອບ: ມຸມອຽງຫຼາຍເທົ່າໃດ, ອົງປະກອບຂອງແຮງໂນ້ມຖ່ວງທີ່ປະຕິບັດຂະໜານກັບລະນາບກໍ່ຈະໃຫຍ່ຂຶ້ນເທົ່ານັ້ນ. ສິ່ງນີ້ເຮັດໃຫ້ວັດຖຸຍາກທີ່ຈະຮັກສາໃຫ້ຢຸດນິ້ງ ຫຼື ເຄື່ອນທີ່ຂຶ້ນເທິງລະນາບ, ແລະ ງ່າຍຕໍ່ການເລັ່ງລົງຈາກລະນາບ. ແຮງສຽດທານເຮັດໜ້າທີ່ຕ້ານທານການເຄື່ອນທີ່ນີ້, ແຕ່ຜົນກະທົບຂອງມັນຈະມີຄວາມໝາຍໜ້ອຍລົງເມື່ອມຸມເພີ່ມຂຶ້ນ.
ເປັນຫຍັງວັດຖຸຈຶ່ງບໍ່ເລັ່ງຄວາມໄວໄປຢ່າງບໍ່ມີກຳນົດເທິງພື້ນຜິວທີ່ອຽງດ້ວຍແຮງສຽດທານ?
- ຕອບ: ເນື່ອງຈາກມີແຮງສຽດທານ, ໃນຂະນະທີ່ວັດຖຸເຄື່ອນທີ່, ພະລັງງານທ່າແຮງຂອງແຮງໂນ້ມຖ່ວງບາງສ່ວນຈະຖືກປ່ຽນເປັນຄວາມຮ້ອນ. ໃນທີ່ສຸດ, ແຮງທີ່ເກີດຈາກແຮງໂນ້ມຖ່ວງຂະໜານກັບໜ້າດິນຈະຖືກດຸ່ນດ່ຽງໂດຍແຮງສຽດທານ, ແລະວັດຖຸຈະເຄື່ອນທີ່ດ້ວຍຄວາມໄວຄົງທີ່ ຫຼື ຢຸດນິ້ງ.
ວຽກງານທີ່ເຮັດໂດຍກຳລັງທີ່ບໍ່ມີອະນຸລັກສາມາດກູ້ຄືນໄດ້ບໍ?
- ຕອບ: ວຽກງານທີ່ເຮັດໂດຍກຳລັງທີ່ບໍ່ແມ່ນພະລັງງານອະນຸລັກມັກຈະຖືກປ່ຽນເປັນຮູບແບບພະລັງງານເຊັ່ນ: ຄວາມຮ້ອນ, ເຊິ່ງໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວມັນມີຄວາມທ້າທາຍຫຼາຍກວ່າທີ່ຈະປ່ຽນກັບຄືນສູ່ພະລັງງານກົນຈັກທີ່ເປັນປະໂຫຍດ. ໃນສະຖານະການປະຕິບັດສ່ວນໃຫຍ່, ພະລັງງານນີ້ຖືກພິຈາລະນາວ່າ "ສູນເສຍ" ໄປສູ່ລະບົບ.
ສິ່ງໃດກຳນົດຂະໜາດຂອງແຮງສຽດທານເທິງພື້ນຜິວອຽງ?
- ຕອບ: ແຮງສຽດທານເທິງພື້ນຜິວທີ່ອຽງແມ່ນຖືກກຳນົດໂດຍແຮງປົກກະຕິ (ຕັ້ງສາກ) ແລະ ຄ່າສຳປະສິດຂອງແຮງສຽດທານລະຫວ່າງໜ້າດິນ. ມັນຖືກກຳນົດໂດຍ $f_{f r i c t i o n} = μ \times f_{n or ma l}$ , ບ່ອນທີ່ $μ$ ແມ່ນຄ່າສຳປະສິດຂອງແຮງສຽດທານ.
ເປັນຫຍັງພະລັງງານສັກຍະພາບຈຶ່ງຖືກນິຍາມເປັນສູນຢູ່ຈຸດອ້າງອີງບາງຈຸດ?
- ຕອບ: ພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງແມ່ນມາດຕະການທຽບເທົ່າ. ໂດຍການກຳນົດຈຸດອ້າງອີງທີ່ພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງເປັນສູນ, ມັນຈະສະໜອງພື້ນຖານທີ່ສອດຄ່ອງກັນສຳລັບການຄິດໄລ່ການປ່ຽນແປງຂອງພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງສຳລັບຕຳແໜ່ງຕ່າງໆທຽບກັບຈຸດອ້າງອີງນັ້ນ.
ການເຄື່ອນທີ່ຂອງວັດຖຸເທິງພື້ນຜິວອຽງຈະປ່ຽນແປງແນວໃດຖ້າບໍ່ມີແຮງສຽດທານ?

ຕອບ: ຖ້າບໍ່ມີແຮງສຽດທານ, ແຮງດຽວທີ່ກະທຳຕໍ່ວັດຖຸຕາມລະນາບຄືອົງປະກອບຂອງແຮງໂນ້ມຖ່ວງຂະໜານກັບຄວາມອຽງ. ດັ່ງນັ້ນ, ວັດຖຸຈະເລັ່ງລົງມາຕາມລະນາບຍ້ອນແຮງນີ້ເທົ່ານັ້ນ ແລະ ບໍ່ບັນລຸຄວາມໄວຄົງທີ່ ເວັ້ນເສຍແຕ່ວ່າຈະຖືກກະທຳໂດຍແຮງພາຍນອກອື່ນໆ.