9 przykładów pytań biznesowych
1. Do klocka przyłożono siłę 20 niutonów, aż klocek przesunie się o 2 metry. Praca wykonana przez siłę F na klocku wynosi…
Pembahasan
Wiadomo, że :
Siła (F) = 20 N
Przemieszczenie (s) = 2 metry
Kąt = 0 (kierunek siły jest taki sam jak kierunek przemieszczenia lub kierunek siły pokrywa się z kierunkiem przemieszczenia, tak że kąt utworzony przez siłę i przemieszczenie jest równy zero)
Zapytano : Wysiłek (W)
Odpowiedź :
Catatan:
Jeżeli kierunek siły jest taki sam jak kierunek przemieszczenia, oblicz pracę korzystając ze wzoru W = F s, bez konieczności dodawania cos TETA.
2. Obiekt leży nieruchomo na gładkiej powierzchni podłogi. Do obiektu przyłożono siłę F = 10 N, tworząc kąt 30°.o względem powierzchni podłogi. Jeśli obiekt przesunie się o 1 metr, jaką pracę wykona siła F na obiekcie?
Pembahasan
Wiadomo, że :
Siła (F) = 10 niutonów
Siła w kierunku przemieszczenia (Fx) = F cos 30o = (10)(0,5√3) = 5√3 niutonów
Przemieszczenie (s) = 1 metry
Zapytano : wysiłek (W) ?
Odpowiedź :
W = Fx s = (5√3)(1) = 5√3 dżula
3. Ciało o masie 1 kg spada swobodnie z wysokości 2 metrów. Przyspieszenie grawitacyjne wynosi 10 m/s.2, określ pracę wykonaną przez siłę grawitacyjną na obiekcie!
Pembahasan
Wiadomo, że :
Masa obiektu (m) = 1 kg
Wysokość (h) = 2 metra
Przyspieszenie grawitacyjne (g) = 10 m/s2
Zapytano :Praca wykonana przez siłę grawitacyjną na obiekcie (W)
Odpowiedź :
Kierunek siły grawitacyjnej lub ciężaru (w) jest skierowany pionowo w dół, kierunek przemieszczenia obiektu (s) jest również skierowany pionowo w dół, tak że siła grawitacyjna ma ten sam kierunek co przemieszczenie obiektu.
W = F s = wh = mgh
W = (1)(10)(2) = 20 dżuli
4. Sprężynę zawieszono pod obciążeniem o masie 1 kg, tak że jej długość wzrosła o 2 cm. Przyspieszenie grawitacyjne wynosi 10 m/s.2, określ (a) stałą sprężystości (b) pracę wykonaną przez sprężynę nad obciążeniem
Pembahasan
Wiadomo, że :
Masa (m) = 1 kg
Przyspieszenie grawitacyjne (g) = 10 m/s2
Przyrost długości sprężyny (x) = 2 cm = 0,02 metra
Zapytano : stała sprężystości i praca wykonana przez siłę sprężystości
Odpowiedź :
(a) Stała sprężystości
Wzór prawa Hooke'a :
F = k x.
Aby obliczyć stałą sprężystości, należy odwrócić ten wzór:
k = F / x = w / x = mg / x
k = (1)(10) / 0,02 = 10 / 0,02
k = 500 niutonów/metr
(b) Praca wykonana przez siłę sprężyny
W = – ½ kx2
W = – ½ (500)(0,02)2
W = – (250)(0,0004)
W = -0,1 dżula
Praca wykonana przez siłę sprężyny na obciążeniu jest ujemna, ponieważ kierunek siły sprężyny jest przeciwny do kierunku przemieszczenia obciążenia.
5. Pudełko, które nadal stoi na podłodze, jest przyspieszane siłą 10 N, tak że przesuwa się o 2 metry. Jeśli siła pchająca ma ten sam kierunek, co przemieszczenie pudełka, a na pudełko działa siła tarcia kinetycznego o wartości 2 niutonów, to całkowita praca wykonana nad pudełkiem wynosi...
Pembahasan
Wiadomo, że :
Siła (F) = 10 niutonów
Siła tarcia kinetycznego (Fk) = 2 niutonów
Przemieszczenie (s) = 2 metry
Zapytano :Całkowity wysiłek (Wcałkowity)
Odpowiedź :
Praca wykonana przez siłę (F):
W1 = F s cos 0 = (10)(2)(1) = 20 dżuli
Praca wykonana przez siłę tarcia kinetycznego (Fk)
W2 = F.k s = (2)(2)(cos 180) = (2)(2)(-1) = -4 dżule
Całkowity wysiłek wynosi:
Wcałkowity =W1 - W2
Wcałkowity = 20 - 4
Wcałkowity = 16 dżule
6. Obiekt o masie 5 kg znajduje się 10 metrów nad powierzchnią Ziemi. Przyspieszenie grawitacyjne wynosi 10 m/s⁻² . Ilość pracy potrzebnej do podniesienia obiektu na wysokość 15 metrów nad powierzchnię Ziemi wynosi...
A. . 75 dżuli
B. . 250 dżuli
C. . 500 dżuli
D. . 750 dżuli
E. 25 000 dżuli
Pembahasan
Wiadomo, że:
Masa obiektu (m) = 5 kg
Wysokość (h) = 10 metra
Przyspieszenie grawitacyjne (g) = 10 m/ s2
Pytanie: Wysiłek przeniesienia obiektu na wysokość 15 metrów
Jawab:
Wysiłek potrzebny do poruszenia obiektu jest co najmniej równy sile grawitacji działającej na obiekt.
Wzór na pracę wykonaną przez siłę grawitacji:
W = wh = mgh
Opis: W = wysiłek, w = grawitacja, h = wysokość, m = masa, g = przyspieszenie grawitacyjne
Wzór na wykonaną pracę jest następujący:
W = wh = mgh = (5 kg)(10 m/s 2 )(10 m) = 500 kg m 2 /s 2 = 500 dżuli
Prawidłowa odpowiedź to C.
7. Ciało o masie 2 kg porusza się po gładkiej powierzchni z prędkością 2 m/s –1 . Chwilę później ciało porusza się z prędkością 5 m/s –1 . Praca wykonana nad ciałem w tym czasie wynosi…
A. 4 dżuli
B. 9 dżuli
C. 15 dżuli
D. 12 500 dżuli
E. 25 000 dżuli
Pembahasan
Wiadomo, że:
Masa obiektu (m) = 2 kg
Prędkość początkowa (vo ) = 2 ms –1
Prędkość końcowa (v t ) = 5 ms –1
Pytanie: Praca wykonana nad obiektem w przedziale czasu
Jawab:
Twierdzenie o pracy i energii kinetycznej głosi, że całkowita praca wykonana nad obiektem jest równa zmianie energii kinetycznej tego obiektu. Matematycznie:
W = ΔEK = EK 2 – EK 1 = 1/2 mv t 2 – 1/2 mv o 2 = 1/2 m (v t 2 – v o 2 ) = 1/2 (2)(5 2 -2 2 ) = (1)(25-4) = 21 dżuli
8. Stół o masie 10 kg początkowo spoczywa na gładkiej podłodze, jest pchany przez 3 sekundy i porusza się po linii prostej z przyspieszeniem 2 m s −2 . Ilość wykonanej pracy wynosi…
A. 20 dżuli
B. 30 dżuli
C. 60 dżuli
D. 12 500 dżuli
E. 25 000 dżuli
Pembahasan
Wiadomo, że :
Masa (m) = 10 kg
Prędkość początkowa (vo ) = 0 (na początku stół jest nieruchomy)
Przedział czasu (t) = 3 sekundy
Przyspieszenie (a) = 2 m/ s2
Zapytano : wysiłek (W)?
Odpowiedź :
Najpierw oblicz przebytą odległość korzystając ze wzoru GLBB:
s = v o t + ½ przy 2 = (0)(3) + ½ (2)(3) 2
s = 0 + (1)(9) = 9
Praca wykonana na stole:
W = F s = (ma)(s) = (10)(2)(9) = 180 dżuli
Prawidłowa odpowiedź to D.
9. Klocek o masie 1,5 kg jest pchany w górę przez stałą siłę F = 15 N na równi pochyłej, jak pokazano na rysunku. Załóż, że przyspieszenie grawitacyjne (g) wynosi 10 ms -2 , a tarcie między klockiem a równią pochyłą jest równe zero. Całkowita praca wykonana nad klockiem wynosi…
A. 15 J
B. 30 J
C. 35 J
D.45 J
E. 50 J
Pembahasan
Wiadomo, że :
Masa bloku (m) = 1,5 kg
Przyspieszenie grawitacyjne (g) = 10 m/ s2
Masa klocka (w) = mg = (1,5)(10) = 15 niutonów
Siła ciągu (F) = 15 niutonów
Pytanie : całkowita praca wykonana na bloku (W)?
Odpowiedź :
Na klocek działają dwie siły: siła równoległa do przemieszczenia klocka, czyli siła ciągu (F), oraz ciężar klocka równoległy do powierzchni równi pochyłej (w x ).
Praca wykonana przez siłę pchającą wynosi:
W 1 = F s = (15 N)(2 m) = 30 N m = 30 dżuli
Praca wykonana przez grawitację wx:
W 2 = w x s = (w sin 30 o )(2 m) = (15 N)(1/2)(2 m) = 15 N m = 15 dżuli
Całkowita praca wykonana na bloku:
Całkowita moc W = W 1 – W 2 = 30 J – 15 J = 15 dżuli
Prawidłowa odpowiedź to A.