Prinċipju tal-enerġija mekkanika tax-xogħol
It-teorema tax-xogħol-enerġija kinetika tiddikjara li x-xogħol nett jew ix-xogħol magħmul mill-forza netta huwa ugwali għall-bidla fl-enerġija kinetika.
W nett = TO t – TO o = 1⁄2 m( v t² – v o² )
W nett = Hemm żewġ tipi ta' forzi, jiġifieri forza konservattiva, u forza mhux konservattiva. Għalhekk, ix-xogħol nett jista' jitqies li huwa magħmul mix-xogħol magħmul minn forza konservattiva u x-xogħol magħmul minn forza mhux konservattiva.
Wc + Wnc = ΔKE
Ix-xogħol li jsir minn forza konservattiva huwa ugwali għall-bidla negattiva fl-enerġija potenzjali:
W c = -ΔPE
– ΔPE + W nc = ΔKE
W nc = ΔPE + ΔKE
Wnc = ΔME
L-ekwazzjoni ta' hawn fuq tiddikjara li x-xogħol magħmul minn forza mhux konservattiva fuq oġġett huwa ugwali għall-bidla fl-enerġija mekkanika tal-oġġett. Enerġija mekkanika = enerġija potenzjali + enerġija kinetika. L-enerġija potenzjali tista' tieħu l-forma ta' enerġija potenzjali gravitazzjonali jew enerġija potenzjali elastika.
Eżempju ta' mistoqsija: It-teorema tax-xogħol-enerġija mekkanika
Kaxxa ta' 2 kg inizjalment tiċċaqlaq b'veloċità ta' 10 m/s. Ftit wara, il-kaxxa tieqaf. Il-koeffiċjent tal-frizzjoni kinetika bejn il-kaxxa u l-art huwa 0.2. L-aċċelerazzjoni gravitazzjonali hija 10 m/s² . Kemm hu l-ispostament tal-kaxxa?
Diskussjoni:
Identifikat: m = 2 kg, v o = 10 m/s, vt = 0, k = 0.2, w = mg = (1 kg)(10 m/s 2 ) = 10 kg m/s 2 = 10 Newtons,
Mistoqsi: l-ammont ta' spostament (s) tal-kaxxa
It-teorema tal-enerġija mekkanika tax-xogħol:
W nc = ΔME
W nc = ΔPE + ΔKE
L-għoli (h) jibqa' kostanti jew ma jkun hemm l-ebda bidla fl-għoli, għalhekk ma jkun hemm l-ebda bidla fl-enerġija potenzjali gravitazzjonali.
Wnc = ΔKE
Ix-xogħol li jsir mill-forza frizzjonali kinetika huwa:
W nc = – f k s = μ k N -s = μ k w -s = μ k mg -s
W nc = – (0.2)(2)(10)(s) = – (4)(s)
Il-forza frizzjonali kinetika tagħmel xogħol negattiv (il-forza frizzjonali kinetika hija fid-direzzjoni opposta mill-ispostament tal-oġġett)
Bidla fl-enerġija kinetika:
ΔKE = 1⁄2 m (vt² – vo² ) = 1⁄2 (2)(0² – 10² ) = (0 – 100 ) = – 100
Spostament tal-oġġett:
W nc = ΔKE
– (4)(s) = – 100
s = – 100 / – 4 = 25 metru
20 mistoqsija u tweġiba kunċettwali dwar il-prinċipju tax-xogħol-enerġija mekkanika:
1. Mistoqsija: X'inhu l-prinċipju tax-xogħol-enerġija mekkanika? Tweġiba: Il-prinċipju tax-xogħol-enerġija mekkanika jiddikjara li x-xogħol li jsir fuq oġġett huwa ugwali għall-bidla fl-enerġija mekkanika tiegħu.
2. Mistoqsija: Kif inhu definit ix-xogħol fil-fiżika? Tweġiba: Ix-xogħol huwa definit bħala l-prodott tal-forza applikata fuq oġġett u d-distanza li jiċċaqlaq fid-direzzjoni tal-forza.
3. Mistoqsija: X'jikkostitwixxi l-enerġija mekkanika? Tweġiba: L-enerġija mekkanika tikkonsisti mill-enerġija kinetika u l-enerġija potenzjali ta' oġġett.
4. Mistoqsija: Fin-nuqqas ta' forzi mhux konservattivi, x'jista' jingħad dwar l-enerġija mekkanika totali ta' sistema magħluqa? Tweġiba: L-enerġija mekkanika totali tibqa' kostanti.
5. Mistoqsija: Agħti eżempju ta’ forza konservattiva. Tweġiba: Il-forza gravitazzjonali hija eżempju ta’ forza konservattiva.
6. Mistoqsija: L-enerġija potenzjali kif inhi differenti mill-enerġija kinetika? Tweġiba: L-enerġija potenzjali hija l-enerġija dovuta għall-pożizzjoni, bħall-għoli 'l fuq mill-art, filwaqt li l-enerġija kinetika hija dovuta għall-moviment.
7. Mistoqsija: X'inhi r-relazzjoni bejn ix-xogħol magħmul minn forza konservattiva u l-enerġija potenzjali? Tweġiba: Ix-xogħol magħmul minn forza konservattiva huwa ugwali għall-bidla negattiva fl-enerġija potenzjali.
9. Mistoqsija: Kif jispjega l-prinċipju tax-xogħol-enerġija mekkanika l-konverżjoni tal-enerġija potenzjali għal enerġija kinetika f'oġġett li jaqa' liberament? Tweġiba: Hekk kif oġġett jaqa', l-enerġija potenzjali tiegħu tonqos u l-enerġija kinetika tiegħu tiżdied b'ammont ekwivalenti, u b'hekk l-enerġija mekkanika totali tinżamm kostanti.
10. Mistoqsija: X'jiġri mill-enerġija mekkanika ta' sistema meta forzi mhux konservattivi, bħall-frizzjoni, jaġixxu fuqha? Tweġiba: L-enerġija mekkanika tonqos għaliex il-forzi mhux konservattivi jxerrdu l-enerġija, ħafna drabi bħala sħana.
11. Mistoqsija: Tista' l-enerġija mekkanika ta' sistema tiżdied? Tweġiba: Iva, meta jsir xogħol estern fuq is-sistema.
12. Mistoqsija: X'inhu l-kunċett tax-xogħol relatat mal-enerġija? Tweġiba: Ix-xogħol huwa l-mezz li bih l-enerġija tiġi trasferita jew trasformata f'sistema.
13. Mistoqsija: Jekk oġġett ikun qed jiċċaqlaq b'veloċità kostanti, x'jista' jingħad dwar ix-xogħol nett li jsir fuqu? Tweġiba: Ix-xogħol nett li jsir fuqu huwa żero għax ma tkun qed isseħħ l-ebda aċċelerazzjoni.
15. Mistoqsija: Għaliex molla kkompressata għandha enerġija potenzjali? Tweġiba: Meta molla tiġi kkompressata, isir xogħol fuqha, li jinħażen bħala enerġija potenzjali. Din l-enerġija tista' tiġi rilaxxata meta l-molla tinħall.
16. Mistoqsija: X'inhi t-teorema tax-xogħol-enerġija? Tweġiba: It-teorema tax-xogħol-enerġija tiddikjara li x-xogħol li jsir fuq oġġett huwa ugwali għall-bidla fl-enerġija kinetika tiegħu.
17. Mistoqsija: Kif inhi relatata l-qawwa max-xogħol? Tweġiba: Il-qawwa hija r-rata li biha jsir ix-xogħol jew tiġi trasferita l-enerġija. Din hija kkalkulata bħala , fejn huwa x-xogħol u huwa l-ħin.
18. Mistoqsija: Jista’ x-xogħol ikollu valur negattiv? Tweġiba: Iva, ix-xogħol huwa negattiv meta l-forza u d-direzzjoni tal-moviment ikunu opposti.
19. Mistoqsija: Jekk l-angolu bejn il-forza u d-direzzjoni tal-moviment huwa ta' 90 grad, x'inhu x-xogħol li sar? Tweġiba: Ix-xogħol li sar huwa żero għaliex il-forza m'għandha l-ebda komponent fid-direzzjoni tal-moviment.
20. Mistoqsija: Kif magna sempliċi, bħal lieva, tagħmel ix-xogħol aktar faċli? Tweġiba: Lieva ma tbiddilx ix-xogħol totali li jsir iżda tbiddel il-mod kif tiġi applikata l-forza, u b'hekk il-kompitu jsir aktar maniġġabbli jew effiċjenti.
Il-kunċett tax-xogħol u l-prinċipju tal-enerġija mekkanika huma fundamentali fil-fiżika u jipprovdu fehim fundamentali ta' kif l-enerġija tiġi trasferita u trasformata f'diversi sistemi.
