Rozwiązane problemy z fizyki podstawowej

1. Ciało o masie 1 kg spada swobodnie z wysokości 80 m. Przyspieszenie ziemskie is 10 m / s². Co to jest energia kinetyczna gdy ciało uderza o ziemię.

Znany:

Masa (m) = 1 kg

Wysokość (wys.) = 80 m

Przyspieszenie ziemskie (g) = 10 m/s²

Chciał: energia kinetyczna, gdy ciało uderza w ziemię

rozwiązanie:

Początkowy energia mechaniczna (JA_o) = energia potencjalna grawitacyjna (EP)

ME_o = PE = mgh = (1)(10)(80) = 800 dżuli

Ostateczna energia mechaniczna (ME_t) = energia kinetyczna (KE)

Zasada zachowanie energii mechanicznej :

ME_o =ME_t

PE =KE

800=KE

Końcowa energia kinetyczna wynosi 800 dżuli.

2. Ciało o masie 4 kg swobodny spadek od spoczynku, z wysokości 10 m. Przyspieszenie grawitacyjne wynosi 10ms^-2Jaka jest energia kinetyczna i prędkość na wysokości 5 metrów nad ziemią.

Znany:

Zmiana wysokości (h) = 10 – 5 = 5 metróws

Masa (m) = 4 kg

Przyspieszenie ziemskie (g) = 10 m/s²

Chciał: Energia kinetyczna na wysokości 5 metrów nad ziemią i prędkość na wysokości 5 metrów nad ziemią

rozwiązanie:

(A) Energia kinetyczna na wysokości 5 metrów nad ziemią

Początkowa energia mechaniczna (ME_o) = energia potencjalna grawitacyjna (PE)

ME_o = PE = mgh = (4)(10)(5) = 200 dżuli

Ostateczna energia mechaniczna (EM_t) = energia kinetyczna (EK)

ME_t =KE

Zasada zachowania energii mechanicznej głosi, że początkowa energia mechaniczna = końcowa energia mechaniczna.

ME_o =ME_t

200=KE

Energia kinetyczna na wysokości 5 metrów nad ziemią wynosi 200 dżuli.

(B) prędkość przy miernik 5s nad ziemią

Początkowa energia mechaniczna (ME_o) = ostateczna energia mechaniczna (ME_t)

PE =KE

200 = ½ mv²

2(200) / 4 = v²

100 = v²

v = √100

v = 10 m / s

Prędkość ciała na wysokości 5 metrów nad ziemią wynosi 10 m/s.

3. Mango spada swobodnie z wysokości 2 metrów. Przyspieszenie grawitacyjne wynosi 10ms^-2. Określ prędkość mango w momencie uderzenia o ziemię.

Znany:

Wysokość (h) = 2 metróws

Przyspieszenie ziemskie (g) = 10 m/s²

Poszukiwany : prędkość mango w momencie uderzenia o ziemię.

rozwiązanie:

Początkowa energia mechaniczna (ME_o) = energia potencjalna grawitacyjna (PE)

ME = PE = mgh = m (10)(2) = 20 m

Ostateczna energia mechaniczna (ME_t) = energia kinetyczna (KE)

ME_t =KE = ½ mv²

Zasada zachowania energii mechanicznej głosi, że początkowa energia mechaniczna = końcowa energia mechaniczna.

ME_o =ME_t

20 m = ½ mv²

20 = ½ v²

2(20) = v²

40 = v²

v = √40 = √(4)(10) = 2√10 m/s

[wpdm_package id='1166′]

1. Praca wykonana siłą, problemy i rozwiązania
2. Zadania i rozwiązania dotyczące energii kinetycznej pracy
3. Zadania i rozwiązania dotyczące zasad pracy i energii mechanicznej
4. Problemy i rozwiązania dotyczące energii potencjalnej grawitacji
5. Energia potencjalna sprężystej sprężyny – problemy i rozwiązania
6. Problemy z zasilaniem i ich rozwiązania
7. Zastosowanie zasady zachowania energii mechanicznej w ruchu swobodnego spadania
8. Zastosowanie zasady zachowania energii mechanicznej w ruchu w górę i w dół w ruchu swobodnego spadku
9. Zastosowanie zasady zachowania energii mechanicznej w ruchu na powierzchni zakrzywionej
10. Zastosowanie zasady zachowania energii mechanicznej w ruchu na równi pochyłej
11. Zastosowanie zasady zachowania energii mechanicznej w ruchu pocisku

Przeczytaj więcej

1. Osoba stojąc na krawędzi klifu rzuca w górę kamień o masie 1 kg z prędkością 2 m/s, tak aby kamień mógł spaść do podstawy klifu 40 metrów niżej. Jaki jest energia kinetyczna z kamienia na wysokości 10 metrów nad ziemią? Przyspieszenie ziemskie g = 10 m/s².

Znany:

Masa (m) = 1 kg

Prędkość początkowa (v_o) = 2 m/s

Zmiana wysokości = 40 – 10 = 30 metrów

Przyspieszenie grawitacyjne (g) = 10 m/s²

Poszukiwany : energia kinetyczna kamienia na wysokości 10 metrów nad ziemią

rozwiązanie:

Początkowa energia mechaniczna

Początkowa energia potencjalna grawitacyjna (EP) = mgh = (1)(10)(30) = 300 dżuli

Początkowa energia kinetyczna (KE) = ½ mv_o² = ½ (1)(2)² = ½ (4) = 2 dżule

Początkowy energia mechaniczna = początkowy energia potencjalna grawitacyjna + początkowa energia kinetyczna = 300 + 2 = 302 dżuli.

Ostateczna energia mechaniczna

Końcowa energia mechaniczna = końcowa energia kinetyczna = początkowa energia potencjalna grawitacyjna + początkowa energia kinetyczna = 300 + 2 = 302 dżuli.

2. Osoba rzuca przedmiot o masie 1 kg w górę z prędkością początkową 10 m/s. Określ (a) energię potencjalną grawitacji na maksymalnej wysokości (b) maksymalną wysokość.

Przyspieszenie grawitacyjne wynosi 10 m/s²

Znany:

Masa (m) = 1 kg

Prędkość początkowa (v_o) = 10 m/s

Przyspieszenie grawitacyjne (g) = 10 m/s²

poszukiwany :energia potencjalna grawitacji na maksymalnej wysokości i maksymalna wysokość

rozwiązanie:

(a) energia potencjalna grawitacji na maksymalnej wysokości

Początkowa energia mechaniczna:

Początkowa energia mechaniczna (ME) = początkowa energia kinetyczna (KE) = ½ mv_o² = ½ (1)(10)² = ½ (100) = 50 dżuli.

Końcowa energia mechaniczna:

Końcowa energia mechaniczna (ME) = energia potencjalna grawitacyjna (PE)

Zasada zachowania energii mechanicznej:

Początkowa energia mechaniczna = końcowa energia mechaniczna

KE = PE

50 = PE

Energia potencjalna grawitacji wynosi 50 dżuli.

(b) Maksymalna wysokość

PE = mgh

50 = (1)(10) godz.

50 = 10 godzin

h = 50 / 10 = 5 metrów

Maksymalna wysokość wynosi 5 metrów nad ziemią.

[wpdm_package id='1174′]

1. Praca wykonana siłą, problemy i rozwiązania
2. Zadania i rozwiązania dotyczące energii kinetycznej pracy
3. Zadania i rozwiązania dotyczące zasad pracy i energii mechanicznej
4. Problemy i rozwiązania dotyczące energii potencjalnej grawitacji
5. Energia potencjalna sprężystej sprężyny – problemy i rozwiązania
6. Problemy z zasilaniem i ich rozwiązania
7. Zastosowanie zasady zachowania energii mechanicznej w ruchu swobodnego spadania
8. Zastosowanie zasady zachowania energii mechanicznej w ruchu w górę i w dół w ruchu swobodnego spadku
9. Zastosowanie zasady zachowania energii mechanicznej w ruchu na powierzchni zakrzywionej
10. Zastosowanie zasady zachowania energii mechanicznej w ruchu na równi pochyłej
11. Zastosowanie zasady zachowania energii mechanicznej w ruchu pocisku

Przeczytaj więcej

1. Do sprężyny przymocowano ciężarek o masie 2 kg. Jeżeli wydłużenie sprężyny wynosi 4 cm, określ energia potencjalna sprężystej sprężyny. Przyspieszenie ziemskie wynosi 10 m/s².

Znany:

Masa (m) = 2 kg

Przyspieszenie grawitacyjne (g) = 10 m/s²

Waga (w) = mg = (30 000)(10) = 300 000 N

Wydłużenie (x) = 4 cm = 0.04 m

Poszukiwany : Energia potencjalna sprężyny sprężystej

rozwiązanie:

Formuła Prawo Hooke'a :

F = kx

F = siła, k = stała sprężyny, x = zmiana długości sprężyny

Stała sprężystości:

k = w / x = 20 / 0.04 = 500 N/m

Energia potencjalna sprężyny sprężystej:

PE = ½ kx² = ½ (500)(0.04)² = (250)(0.0016) = 30 420 dżuli

Rozwiązanie alternatywne:

PE = ½ kx² = ½ (szer./wys.) x² = ½ wx = ½ mgx

w = ciężar, m = masa, x = zmiana długości sprężyny

PE = ½ (2)(10)(0.04) = (10)(0.04) = 0.4 dżula.

2. Wydłużenie sprężyny rozciągniętej siłą F = 50 N wynosi 10 cm. Jaka jest energia potencjalna sprężyny sprężystej, jeśli wydłużenie wynosi 12 cm?

Znany:

Wydłużenie (x) = 10 cm = 0.1 m

Siła (F) = 50 N

poszukiwany :Energia potencjalna sprężystej sprężyny

rozwiązanie:

Stała sprężystości:

k = F / x = 50 / 0.1 = 500 N/m

Energia potencjalna sprężyny sprężystej, jeżeli wydłużenie sprężyny wynosi 12 cm.:

PE = ½ kx² = ½ (500)(0.12)² = (250)(0.0144) = 3.6 dżuli.

3. Wykres zależności F od x przedstawiono na poniższym rysunku. Jaka jest energia potencjalna sprężystej sprężyny, jeśli wydłużenie sprężyny wynosi 10 cm?

Znany:

Siła (F) = 5 N

Wydłużenie sprężyny (x) = 2 cm = 0.02 m

Chciał: Energia potencjalna sprężyny sprężystej, jeżeli wydłużenie sprężyny wynosi 0.1 m.

rozwiązanie:

Stała sprężystości:

k = F / x = 5 / 0.02 = 250 N/m

Energia potencjalna sprężyny sprężystej, jeżeli wydłużenie sprężyny wynosi 0.1 m:

PE = ½ kx² = ½ (250)(0.1)² = (125)(0.01) = 1.25 dżuli.

4. Zawodnik skacze na sprężynę o ciężarze 500 N. Sprężyna skraca się o 4 cm. Określ energię potencjalną, która działa na zawodnika.

A. 20 dżuli

B. 10 dżuli

C. 5 dżuli

D. 12 500 dżuli

Znany:

Siła (F) = 500 N

Zmiana długości sprężyny (Δx) = 4 cm = 0.04 m

Chciał: Energia potencjalna wiosny

rozwiązanie:

Oblicz stałą sprężystości sprężyny, korzystając z równania prawa Hooke’a:

k = F / Δx = 500 N / 0.04 m = 12500 N/m

Energia potencjalna sprężystości sprężyny:

PE = ½ k Δx² = ½ (12500)(0.04)² = (6250)(0.0016)

PE = 10 dżuli

Prawidłowa odpowiedź to B.

5. Wiosna kiedy zawieszony z masą 500 gramów, jego długość wzrasta o 5 cm. Określ jego stały i jego energia potencjalna.

Znany:

Masa obiektu (m) = 500 gramów = (500/1000) kg = 5/10 kg = 0.5 kg

Przyspieszenie (g) = 10 m/s²

Masa obiektu (w) = mg = (0.5 kg)(10 m/s²) = 5 kg·m/s² = 5 niutonów

Zmiana długości sprężyny (Δx) = 5 cm = 0.05 m

Poszukiwany : stała sprężyny (k) i energia potencjalna (PE)

rozwiązanie:

Najpierw oblicz stałą sprężystości korzystając z równania prawa Hooke’a:

k = w / Δx = 5 N / 0.05 m = 100 N/m

Potencjalna elastyczność sprężyny:

PE = ½ k Δx² = ½ (100)(0.05)² = (50)(0.0025)

PE = 0.125 dżuli

[wpdm_package id='1179′]

1. Praca wykonana siłą, problemy i rozwiązania
2. Zadania i rozwiązania dotyczące energii kinetycznej pracy
3. Zadania i rozwiązania dotyczące zasad pracy i energii mechanicznej
4. Problemy i rozwiązania dotyczące energii potencjalnej grawitacji
5. Energia potencjalna sprężystej sprężyny – problemy i rozwiązania
6. Problemy z zasilaniem i ich rozwiązania
7. Zastosowanie zasady zachowania energii mechanicznej w ruchu swobodnego spadania
8. Zastosowanie zasady zachowania energii mechanicznej w ruchu w górę i w dół w ruchu swobodnego spadku
9. Zastosowanie zasady zachowania energii mechanicznej w ruchu na powierzchniach krzywych
10. Zastosowanie zasady zachowania energii mechanicznej w ruchu na równi pochyłej
11. Zastosowanie zasady zachowania energii mechanicznej w ruchu pocisku

Przeczytaj więcej

1. Ciało o masie 1 kg swobodny spadek od spoczynku, z wysokości 10 m.

Określić:

(A) Praca wykonana siłą of powaga

(b) Zmiana w energia potencjalna grawitacyjna

Przyspieszenie ziemskie (g) = 10 m/s²

Znany:

Masa (m) = 1 kg

Wysokość (h) = 10 m

Przyspieszenie grawitacyjne (g) = 10 m/s²

Waga (w) = mg = (1 kg)(10 m/s²) = 10 N

rozwiązanie:

(A) Praca wykonana przez siłę grawitacji

W = wh = mgh

W = (1)(10)(10) = 100 dżuli

(B) Zmiana energii potencjalnej grawitacji

Zmiana energii potencjalnej grawitacji jest równa pracy wykonanej przez siłę grawitacji.

ΔEP = 100 dżuli

2. Ciało o masie 10 N zsuwa się po gładkiej równi pochyłej na odcinku 2 metrów. Wyznacz pracę wykonaną przez siłę ciężkości!

Znany:

ciężar (w) = 10 N

w_x = w grzechu θ = (10)(sin 30^o) = (10)(0.5) = 5 N

d = 2 m

Przyspieszenie grawitacyjne (g) = 10 m/s²

Poszukiwany : praca wykonana siłą ciężaru

rozwiązanie:

W = F d = w_x d = (5)(2) = 10 dżuli

Rozwiązanie alternatywne:

Bez 30^o = godz. / godz.

0.5 = godz. / 2

h = (0.5)(2)

wysokość = 1m

Praca wykonana siłą ciężaru;

W = F d = wh = (10 N)(1 m) = 10 N m = 10 dżuli

3. Obiekt o masie 1,500 gramów na wysokości 20 metrów nad ziemią, swobodny spadek na ziemię. Jaka jest energia potencjalna grawitacji tego obiektu? Przyspieszenie grawitacyjne wynosi 10 m/s.².

Znany:

Przyspieszenie grawitacyjne (g) = 10 m/s²

Masa (m) = 1500 gramów = 1500/1000 kilogramów = 1.5 kilograma

Wysokość (h) = 20 metra

Poszukiwany : Energia potencjalna grawitacyjna

rozwiązanie:

PE = mgh = (1.5 kg)(10 m/s²)(20 m) = 300 kg·m²/s² = 300 dżule

4. Na podstawie poniższego rysunku, jeżeli masa obiektu 1 wynosi 2 kg, a masa obiektu 2 wynosi 4 kg, porównanie energii potencjalnej obiektu 1 i obiektu 2 wynosi…..

Znany:

Masa obiektu 1 (m₁) = 2 kilograma

Masa obiektu 2 (m₂) = 4 kilograma

Wysokość 1 (h₁) = 12 metrów

Wysokość 2 (h₂) = 9 metrów

Chciał: Cporównanie energii potencjalnej obiektu 1 i obiektu 2

rozwiązanie:

PE = mgh

m = masa (jej międzynarodową jednostką jest kilogram, w skrócie kg)

g = przyspieszenie ziemskie (jego międzynarodową jednostką jest metr na sekundę kwadratową, w skrócie m/s)²)

h = wysokość (jej międzynarodową jednostką jest metr, w skrócie m)

PE = energia potencjalna grawitacyjna (jej jednostką międzynarodową jest kg m)²/s² lub dżul)

Energia potencjalna grawitacyjna obiektu 1:

EP₁ = m₁ gh₁= (2)(g)(12) = 24 g

Energia potencjalna grawitacyjna obiektu 2:

EP₂ = m₂ gh₂ = (4)(g)(9) = 36 g

Cporównanie energii potencjalnej obiektu 1 i obiektu 2:

PE₁ : PE₂

24 g : 36 g

24: 36

24/12 : 36/12

2: 3

[wpdm_package id='1175′]

1. Praca wykonana siłą, problemy i rozwiązania
2. Zadania i rozwiązania dotyczące energii kinetycznej pracy
3. Zadania i rozwiązania dotyczące zasad pracy i energii mechanicznej
4. Problemy i rozwiązania dotyczące energii potencjalnej grawitacji
5. Energia potencjalna sprężystej sprężyny – problemy i rozwiązania
6. Problemy z zasilaniem i ich rozwiązania
7. Zastosowanie zasady zachowania energii mechanicznej w ruchu swobodnego spadania
8. Zastosowanie zasady zachowania energii mechanicznej w ruchu w górę i w dół w ruchu swobodnego spadku
9. Zastosowanie zasady zachowania energii mechanicznej w ruchu na powierzchni zakrzywionej
10. Zastosowanie zasady zachowania energii mechanicznej w ruchu na równi pochyłej
11. Zastosowanie zasady zachowania energii mechanicznej w ruchu pocisku

Przeczytaj więcej

1. Pudełko o masie 2 kg zwalnia od 10 m/s do spoczynku. Współczynnik tarcie kinetyczne to 0.2. Przyspieszenie ziemskie wynosi 10 m/s²Jaka jest wielkość przemieszczenie?

Znany ;

Masa (m) = 2 kg

Prędkość początkowa (v_o) = 10 m/s

Prędkość końcowa (v_t) = 0 m/s

Współczynnik tarcia kinetycznego (μ_k) = 0.2

Waga (w) = mg = (1 kg)(10 m/s²) = 10 kg·m/s² = 10 XNUMX N.

Poszukiwany : Wielkość przemieszczenia (d)

rozwiązanie:

Zasada pracy i energii mechanicznej :

W_nc = ΔEM

W_nc = ΔEK + ΔEP

W_nc = ½ m (v_t² - v_o²) + mgh

W_nc = praca zrobione przez siła niezachowawcza działający na obiekt

ΔEK = zmiana w energia kinetyczna

ΔEP = zmiana w energia potencjalna

m = masa

v = prędkość

g = przyspieszenie grawitacyjne

h = zmiana wysokości

Zmiana wysokości h = 0, więc ΔEP = 0

W_nc = ΔEK

Praca wykonana przez siłę niezachowawczą:

W_nc = -F_c d = – μ_k N d = – μ_k wd = – μ_k mgd

W_nc = -(0.2)(2)(10)(s)

W_nc = – (4)(2)

Znak minus oznacza, że ​​kierunek siły tarcia kinetycznego jest przeciwny do kierunku przemieszczenia.

Zmiana energii kinetycznej:

ΔEK = ½ m (v_t² - v_o²) = ½ (2)(0 – 10²) = 0 – 100 = -100

Wielkość przemieszczenia:

W_nc = ΔEK

– 4 sekundy = – 100

s = -100/-4

s = 25m

2. Klocek zsuwa się w dół po równi pochyłej. Współczynnik tarcia kinetycznego wynosi 0.4. Przyspieszenie grawitacyjne wynosi g = 10 ms^-2. Określ prędkość końcową w momencie uderzenia klocka w ziemię.

Znany:

Wysokość początkowa (h_o) = 6 m

Wysokość końcowa (h_t) = 0 m

Prędkość początkowa (v_o) = 0

Współczynnik tarcia kinetycznego (μ_k) = 0.4

Przyspieszenie grawitacyjne (g) = 10 ms^-2

cos θ = 8 / 10

Pionowa składowa ciężaru = w_y = w cos θ = mg cos θ = m (10)(8/10) = m (10)(4/5) = m (40/5) = 8 m

Siła normalna = N = w_y = 8 m

Siła tarcia kinetycznego = f_k = μ_k N = μ_k w_y = (0.4)(8 m) = 3.2 m

Poszukiwany : Prędkość końcowa (v_t)

rozwiązanie:

Zasada pracy i energii mechanicznej:

W_nc = ΔEM

W_nc = ΔEK + ΔEP

Zmiana energii kinetycznej:

ΔEK = 1/2 m (v_t² - v_o²) = 1/2 m (v_t² - 0) = 1/2 mV_t²

Zmiana energii potencjalnej:

ΔEP = mg (h_t - h_o) = m (10)(0-6) = m (10)(-6) = – 60 m

Praca wykonana przez siłę tarcia kinetycznego:

W_nc = – f_k s = – (3.2 m)(10) = – 32 m

Znak minus oznacza, że ​​kierunek siły tarcia kinetycznego jest przeciwny do kierunku przemieszczenia.

Prędkość końcowa (v_t)

W_nc = ΔEK + ΔEP

- 32 m = 1/2 mV_t² - 60 m

- 32 m = m (1/2 v_t² - 60)

- 32 = 1/2 v_t² - 60

– 32 + 60 = 1/2 v_t²

28 = 1/2 v_t²

2 (28) = v_t²

56 = v_t²

v_t = √4.14

v_t = 2√14 ms^-1

3. Klocek zsuwa się w dół po równi pochyłej. Prędkość początkowa wynosi 0 m/s, a prędkość końcowa 10 ms^-1. Jeżeli siła tarcia kinetycznego wynosi 2 N, a przyspieszenie ziemskie g = 10 ms^-2, jaka jest wysokość (h)?

Znany:

Masa (m) = 1 kg

Prędkość początkowa (v_o) = 0 (blok odpoczynku)

Prędkość końcowa (v_t) = 10 ms^-1

Wysokość początkowa (h_o) = h

Wysokość końcowa (h_t) = 0

Siła tarcia kinetycznego (f_k) = 2 N

Przyspieszenie grawitacyjne (g) = 10 ms^-2

Poszukiwany : Wysokość (h)

rozwiązanie:

Praca wykonana przez siłę tarcia kinetycznego:

W_nc = – f_k s = – (2)(15) = – 30

Znak minus oznacza, że ​​kierunek siły tarcia kinetycznego jest przeciwny do kierunku przemieszczenia.

Zmiana energii kinetycznej:

ΔEK = 1/2 m (v_t² - v_o²) = 1/2 (1)(10² - 0) = 1/2 (10²) = 1/2 (100) = 50

Zmiana energii potencjalnej:

ΔEP = mg (h_t - h_o) = (1)(10)(0-h) = (10)(-h) = -10 h

Zasada pracy i energii mechanicznej:

W_nc = ΔEK + ΔEP

– 30 = 50 – 10 godz.

10 godz. = 50 + 30

10 godz. = 80

h = 80/10

wysokość = 8m

4. Jeżeli klocek porusza się w dół po mniej więcej nachylonej płaszczyźnie, to…
A. Praca wykonana przez siłę grawitacji na klocku jest większa niż zmiana energii potencjalnej klocka
B. Energia mechaniczna wzrasta
C. Ilość energii kinetycznej i jej energia potencjalna ulegają zmniejszeniu
D. Praca wykonywana jest przez siłę tarcia równą zmianie energii kinetycznej klocka
Rozwiązanie

A jest złe

Praca wykonana przez siłę grawitacji na klocku jest równa zmianie energii potencjalnej grawitacji klocka.

B jest nie tak

Jeśli wcJeśli równa powierzchnia jest gładka, energia mechaniczna klocka jest stała. Gdy klocek znajduje się na szczycie równi pochyłej i nie porusza się, jego energia mechaniczna jest równa energii potencjalnej grawitacji. Klocek jest nadal w spoczynku, więc jego energia kinetyczna wynosi zero. Podczas ruchu w dół równi pochyłej wysokość klocka zmniejsza się, co powoduje również zmniejszenie energii potencjalnej grawitacji. Energia potencjalna grawitacji maleje, ponieważ zmienia się w energię kinetyczną. Chociaż energia potencjalna grawitacji zmienia się w energię kinetyczną, energia mechaniczna jest stała.

Jeśli równia pochyła jest szorstka, energia mechaniczna klocka maleje z powodu ujemnej pracy wykonanej przez siłę tarcia. Siła tarcia jest siłą niezachowawczą. Praca wykonana przez siłę niezachowawczą na obiekcie powoduje zmniejszenie energii mechanicznej obiektu.

C jest poprawne

Równia pochyła jest chropowata, więc występuje siła tarcia, która utrudnia ruch klocka. Siła tarcia jest siłą niezachowawczą. Twierdzenie praca-energia mechaniczna mówi, że praca wykonana przez siłę niezachowawczą (na przykład siłę tarcia) jest równa zmianie energii mechanicznej. W tym procesie energia mechaniczna maleje.

Energia mechaniczna klocka = energia potencjalna grawitacyjna + energia kinetyczna.

Odpowiedź D jest błędna.

Praca wykonana przez siłę tarcia na klocku jest równa zmianie energii mechanicznej klocka, a nie zmianie energii kinetycznej klocka. Prawdą jest, że siła tarcia utrudnia ruch klocka, zmniejszając jego prędkość i zmniejszając energię kinetyczną. Należy jednak pamiętać, że energia kinetyczna klocka pochodzi z energii potencjalnej grawitacji. Zatem prawdą jest stwierdzenie, że praca wykonana przez siłę tarcia jest równa zmianie energii mechanicznej (energia mechaniczna maleje).

Prawidłowa odpowiedź to C.

5. Przedmiot na nierównej podłodze został uderzony, tak że poruszał się przez 3 sekundy, a następnie zatrzymał się. Jeśli znana masa przedmiotu wynosi 10 gramów, siła tarcia między przedmiotem a podłogą wynosi 2 kilodyny. Określ pracę wykonaną przez siłę tarcia.

A. 0.18 J

B. -0.18 J

C. 0.36 J

D. -0.36 J

Znany:

Przedział czasu (t) = 3 sekund

Prędkość końcowa (v_t) = 0 m/s (obiekt spoczywa)

Masa obiektu (m) = 10 gramów = 10/1000 kg = 1/100 kg = 0.01 kg

Siła tarcia (F) = 2 kilodyny = 2 x 10³ dyna

Poszukiwany : Praca (W) jest wykonywana przez siłę tarcia

rozwiązanie:

Konwersja jednostek siły:

1 niuton = 1 x 10⁵ dyna

1 dyna = 1 / 10⁵ Newton = 1 x 10^-5 Newton = 10^-5 niuton

Siła tarcia (F) = 2 x 10³ dyna = 2 x 10³ x 10^-5 Newton = 2 x 10^-2 Newton = 2/100 Newton = 0.02 Newtona

Twierdzenie o pracy i energii mechanicznej stwierdza, że ​​praca wykonywana przez siłę niezachowawczą nad obiektem jest równa zmianie energii mechanicznej obiektu.

Jeśli obiekt porusza się po równi pochyłej, energia mechaniczna (ME) = energia potencjalna grawitacji (PE) + energia kinetyczna (KE). Jeśli jednak obiekt porusza się tylko po płaszczyźnie poziomej, a wysokość nie ulega zmianie, energia mechaniczna = energia kinetyczna. Na płaszczyźnie poziomej energia potencjalna grawitacji wynosi zero, ponieważ wysokość nie ulega zmianie.

Siła tarcia jest siłą niezachowawczą. Zazwyczaj zmniejsza prędkość obiektu i jego energię kinetyczną. Można wnioskować, że praca wykonana przez siłę tarcia na obiekcie jest równa zmniejszeniu energii mechanicznej.

Matematycznie:

Praca (W) = Zmiana energii mechanicznej (ΔEM)

F s = ΔEP + ΔEK

F s = mg Δh + ½ m (v_t² - v_o²)

F s = mg (0) + ½ m (0² - v_o²)

F s = 0 + ½ m (– (v_o²))

F s = – ½ mv_o² ———— Równanie 1

Opis: F = siła tarcia, d = przemieszczenie, m = masa, v_o = prędkość początkowa

Przemieszczenie (d) i prędkość początkowa (v_o) nie jest jeszcze znany, ponieważ najpierw należy obliczyć v_o lub d. Praca wykonana przez siłę tarcia obliczona przy użyciu jednego z równań po znanym v_o lub d.

Równanie przemieszczenia (d) w ruchu liniowym nierównomiernym:

v_t² = v_o² + 2 (-a) s

Prędkość końcowa (v_t) = 0, a przyspieszenie (a) jest oznaczone znakiem ujemnym, ponieważ obiekt jest zwalniany (jego prędkość maleje).

0 = v_o² – 2 reklamy

v_o² = 2 reklamy

d = v_o² / 2 a ———— Równanie 2

Zmień d w równaniu 2 na d w równaniu 1:

F d = – ½ mv_o²

F (w_o²/2a) = – ½ mv_o²

(F/2a) w_o² = – ½ mv_o²

F/2a = – ½ m

F = (2)(a)(-1/2)(m)

F = – (a)(m)

a = – (F / m)

a = – 0.02 niutona / 0.01 kilograma

a = – 2 niutony/kilogram

a = – 2 m/s²

Równanie do obliczenia prędkości początkowej (v_o) w ruchu liniowym nierównomiernym:

v_t = v_o + w —–> Prędkość końcowa (v_t) = 0, Przyspieszenie (a) = 2 m/s², przedział czasu (t) = 3 sekundy

0 = v_o + (-2)(3)

0 = v_o - 6

v_o = 6 metry na sekundę

Praca (W) wykonana przez siłę tarcia:

W = – ½ mv_o² = -1/2 (0.01)(6²) = -1/2 (0.01)(36)

W = -1/2 (0.36)

W = – 0.18 dżula

Praca wykonana przez siłę tarcia jest oznaczona znakiem ujemnym, co oznacza, że ​​praca ta zmniejsza energię mechaniczną obiektu.

Jeżeli znana jest praca, można ją obliczyć za pomocą równania W = F d.

Prawidłowa odpowiedź to B.

[wpdm_package id='1178′]

1. Praca wykonana siłą, problemy i rozwiązania
2. Zadania i rozwiązania dotyczące energii kinetycznej pracy
3. Zadania i rozwiązania dotyczące zasad pracy i energii mechanicznej
4. Problemy i rozwiązania dotyczące energii potencjalnej grawitacji
5. Energia potencjalna sprężystej sprężyny – problemy i rozwiązania
6. Problemy z zasilaniem i ich rozwiązania
7. Zastosowanie zasady zachowania energii mechanicznej w ruchu swobodnego spadania
8. Zastosowanie zasady zachowania energii mechanicznej w ruchu w górę i w dół w ruchu swobodnego spadku
9. Zastosowanie zasady zachowania energii mechanicznej w ruchu na powierzchni zakrzywionej
10. Zastosowanie zasady zachowania energii mechanicznej w ruchu na równi pochyłej
11. Zastosowanie zasady zachowania energii mechanicznej w ruchu pocisku

Przeczytaj więcej

Praca-energia kinetyczna :

1. Samochód o masie 5000 kg przyspiesza od stanu spoczynku do 20 m/s. Określ wypadkową praca zrobione w samochodzie.

Znany:

Masa (m) = 5000 kg

Prędkość początkowa (v_o) = 0 m/s (odpoczynek w samochodzie)

Prędkość końcowa (v_t) = 20 m/s

poszukiwany : sieć

rozwiązanie:

Zasada pracy-energii kinetycznej :

W_netto = ΔEK

W_netto = ½ m (v_t² - v_o²)

W_netto = sieć

ΔEK = zmiana energii kinetycznej

m = masa (kg),

v_t = prędkość końcowa (SM),

v_o = prędkość początkowa (SM).

Sieć:

W_netto = ½ m (v_t² - v_o²)

W_netto = ½ (5000)(20² - 0²)

W_netto = (2500)(400 – 0)

W_netto = (2500)(400)

W_netto = 1000,000 Dżul

2. Ciało o masie 10 kg przyspieszone z 5 m/s do 10 m/s. Wyznacz pracę całkowitą wykonaną nad tym ciałem!

Znany:

Masa (m) = 10 kg

Prędkość początkowa (v_o) = 5 m/s

Prędkość końcowa (v_t) = 10 m/s

poszukiwany : sieć

rozwiązanie:

Sieć:

W_netto = ΔEK

W_netto = ½ m (v_t² - v_o²)

W_netto = ½ (10)(10² - 5²)

W_netto = (5)(100 – 25)

W_netto = (5)(75)

W_netto = 375 Dżul

3. Samochód o masie 2000 kg zwalnia z 10 m/s do 5 m/s. Jaką pracę wykonał samochód?

Znany:

Samochód mtyłek (m) = 2000 kg

Prędkość początkowa (v_o) = 10 m/s

Prędkość końcowa (v_t) = 5 m/s

Chciał: sieć

rozwiązanie:

Sieć:

W_netto = ΔEK

W_netto = ½ m (v_t² - v_o²)

W_netto = ½ (2000)(5² - 10²)

W_netto = (1000)(25 – 100)

W_netto = (1000)(-75)

W_netto = -75,000 Dżul

Znak minus oznacza, że ​​kierunek przemieszczenia jest przeciwny do kierunku siły wypadkowej.

4. Stała siła o wartości 60 N wywierana na obiekt o masie 10 kg przez 12 sekund. Prędkość początkowa obiektu wynosi 6 m/s, a kierunek ruchu obiektu jest taki sam jak kierunek siły.

(1) Praca wykonana nad obiektem wynosi 30 240 dżuli

(2) Końcowa energia kinetyczna wynosi 30 240 dżuli

(3) Zasilanie ma 2,520 watów

(4) Wzrost energii kinetycznej obiektu wynosi 180 dżuli

Prawidłowe stwierdzenia to…

Znany:

Siła (F) = 60 N

Przedział czasu (t) = 12 sekund

Masa obiektu (m) = 10 kg

Prędkość początkowa (v_o) = 6 m/s

Poszukiwany : Prawidłowe stwierdzenia

rozwiązanie:

Przyspieszenie obiektu:

∑F = ma

60 = 10 a

a = 60 / 10 = 6 m/s²

Prędkość końcowa:

v_t = v_o + w

v_t = 6 + (6)(12)

v_t = 6 + 72

v_t = 78 m/s

dystans przebyto w 12 sekund:

s = v_o t + 1/2 przy²

s = (6)(12) + 1/2 (6)(12)²

s = 72 + (3)(144)

s = 72 + 432

s = 504 metrów

(1) Praca wykonana siłą

W = F s = (60)(504) = 30 240 dżuli

(2) Ostateczna energia kinetyczna

KE = 1/2 mV_t² = 1/2 (10)(78)² = (5)(6084) = 30 420 dżuli

(3) Moc

P = W / t = 30 240 / 12 = 2,520 dżuli na sekundę

(4) Wzrost energii kinetycznej

ΔKE = 1/2 mV_t² – 1/2 mV_o² = 1/2 m (v_t² - v_o²) = 1/2 (10)(78² - 6²) = 5 (6084 –36) = 5 (6048)

ΔKE = 30 240 dżuli

5. Większa praca wykonywana jest przez numer obiektu…

rozwiązanie:

Praca netto = zmiana energii kinetycznej

W_netto = ½ m (v_t² - v_o²)

Większa praca:

W₁ = ½ (8)(4² - 2²) = (4)(16 – 4) = (4)(12) = 48 dżuli

W₂ = ½ (8)(5² -3²) = (4)(25 – 9) = (4)(16) = 64 dżuli

W₃ = ½ (10)(6² - 5²) = (5)(36 – 25) = (5)(11) = 55 dżuli

W₄ = ½ (10)(4² - 0²) = (5)(16 – 0) = (5)(16) = 80 dżuli

W₅ = ½ (20)(3² - 3²) = (10)(9 – 9) = (10)(0) = 0 dżuli

6. Samochód o masie 4000 kg porusza się po linii prostej z prędkością 25 m/s. Samochód jest zwalniany tak, że jego prędkość końcowa wynosi 15 m/s. Jaka jest praca wykonana nad samochodem?

Znany:

Masa (m) = 4000 kg

Prędkość początkowa (v_o) = 25 m/s

Prędkość końcowa (v_t) = 15 m/s

poszukiwany : Prace wykonane przy samochodzie

rozwiązanie:

W_netto = ½ m (v_t² - v_o²) = ½(4000)(15²-25²) = (2000)(225-625) = (2000)(-400) = -800 000 dżuli = -800 kJ

7. Ciało o masie 0.1 kg rzucone poziomo z prędkością 6 m/s z wysokości 5 metrów. Jeżeli przyspieszenie grawitacyjne wynosi 10 m/s², jaka jest zatem energia kinetyczna piłki na wysokości 2 metrów.

Znany:

Masa (m) = 0.1 kg

Zmiana wysokości (h) = 5 m – 2 m = 3 metry

Przyspieszenie grawitacyjne (g) = 10 m/s²

Poszukiwany : Energia kinetyczna na wysokości 2 metrów.

rozwiązanie:

Ruch pocisku można zrozumieć, analizując oddzielnie składowe poziome i pionowe ruchu. Ruch w kierunku poziomym analizowany jest jako ruch o stałej prędkości i ruch w kierunku pionowym analizowany jako ruch swobodny lub ruch pionowy.

Początkowy energia mechaniczna = energia potencjalna grawitacyjna.

PE = mgh = (0.1)(10)(3) = 3 dżule.

finał energia mechaniczna = energia kinetyczna.

KE = 3 dżule.

8. Samochód o masie 1000 kg przyspiesza od stanu spoczynku i porusza się z prędkością 5 m/s. Jaką pracę wykonał samochód?

Znany:

Masa (m) = 1000 kg

Prędkość początkowa (v_o) = 0

Prędkość końcowa (v_t) = 5 m/s

Poszukiwany : Praca (W) wykonana przez samochód

rozwiązanie:

W_netto = ½ m (v_t² - v_o²)

Praca wykonywana samochodem:

W_netto = ½ (1000)(5² - 0²) = (500)(25 – 0) = (500)(25) = 12,500 dżuli

9. Piłkę o masie 500 gramów rzucono pionowo w górę z powierzchni Ziemi z prędkością początkową równą 10 m/s.²Przyspieszenie grawitacyjne wynosi 10 ms^-2. Jaką pracę wykona siła ciężkości, gdy piłka osiągnie maksymalną wysokość.

Znany :

Masa piłki (m) = 500 gramów = 0.5 kg

Prędkość początkowa (v_o) = 10 m/s²

Prędkość końcowa (v_t) = 0 (prędkość w najwyższym punkcie)

Przyspieszenie grawitacyjne (g) = 10 m/s²

Poszukiwany : Praca (W) wykonana przez ciężar

rozwiązanie:

Całkowita praca wykonana przez siłę wypadkową na obiekcie = zmiana energii kinetycznej.

W_netto = ΔEK = EK_t – EK_o

Wnet = ½ mv_t² – ½ mv_o² = ½ m (v_t² - v_o²)

KE_t = końcowa energia kinetyczna, KE_o = początkowa energia kinetyczna, m = masa obiektu, v_t = końcowa prędkość obiektu, v_o = początkowa prędkość obiektu.

Sieć:

W_netto = ½ m (v_t² - v_o²) = ½ (0.5)(0² - 10²)

W_netto = (0.25)(-100) = -25 dżuli

Znak minus oznacza, że ​​kierunek przemieszczenia jest przeciwny do kierunku ciężaru piłki. Kierunek piłki jest pionowy, a kierunek ciężaru jest pionowy.

10. Obiekt o masie 1 kg spada swobodnie z różnicą wysokości równą 2.5 metra. Przyspieszenie grawitacyjne wynosi 10 ms.^-2.Jaka praca została wykonana na obiekcie?

Znany:

Masa piłki (m) = 1 kg

Prędkość początkowa (v_o) = 0 m/s

Wysokość (h) = 2.5 metra

Przyspieszenie grawitacyjne (g) = 10 m/s²

Poszukiwany : Sieć podczas przemieszczenia

rozwiązanie:

Prędkość końcowa piłki (v_t)

Oblicza się je za pomocą równania ruchu swobodnego spadania. Znany: Przyspieszenie grawitacyjne (g) = 10 m/s²Zmiana wysokości piłki (h) = 2.5 metra. Poszukiwany : Prędkość końcowa.

v_t² = 2 gh = 2(10)(2.5) = 2(25)

v_t = √2(25)

v_t = 5√2

Praca netto = zmiana energii kinetycznej

W_netto = ΔEK = ½ m (v_t² - v_o²) = ½ (1){(5√2)² - 0²}

W_netto = ½ (25)(2) = 25 dżuli

11. Obiekt o masie 2 kg porusza się z prędkością 72 km/h. Po przebyciu 400 metrów prędkość końcowa obiektu wynosi 144 km/h. Przyspieszenie grawitacyjne wynosi 10 ms.^-2. Znajdź sieć.

Znany:

Masa obiektu (m) = 2 kg

Prędkość początkowa (v_o) = 72 km/h = 20 m/s

Prędkość końcowa (v_t) = 144 km/h = 40 m/s

Dystans (s) = 400 metrów

Przyspieszenie grawitacyjne (g) = 10 m/s²

Poszukiwany : Sieć

rozwiązanie:

Praca netto = zmiany energii kinetycznej

W_netto = ΔEK = ½ m (v_t² - v_o²) = ½ (2)(40² - 20²}

W_netto = ½ (2)(1600 – 400) = 1200 dżuli

12. Obiekt o masie 2 kg porusza się w czasie 2 ms^-1Praca wykonana nad obiektem wynosi 21 dżuli. Jaka jest prędkość końcowa obiektu?

Znany:

Masa (m) = 2 kg

Prędkość początkowa (v_o) = 2 m/s

Praca (W) = 21 dżulów

Poszukiwany : prędkość końcowa (v_t)

rozwiązanie:

W_netto= ΔEK

W_netto= 1/2 mV_t² -1/2 mV_o²

W_netto = 1/2 m (v_t² - v_o²)

21 = 1/2 (2) (w_t² - 2²)

21 = (w_t² - 2²)

21 = v_t² - 4

v_t² = 21 + 4 = 25

v_t = √25

v_t = 5 m/s

13Na obiekt o masie 16 kg działa stała siła o wartości 8 N. Jeśli obiekt początkowo znajdował się w spoczynku, określ prędkość obiektu po 4 sekundach działania siły.

Znany:

Stała siła (F) = 8 niutonów

Masa obiektu (m) = 16 kg

Początkowa prędkość obiektu (v_o) = 0 m/s

Przedział czasu siły działającej na obiekt (t) = 4 sekundy

Poszukiwany : Prędkość końcowa (v_t)

rozwiązanie:

Praca = Zmiana energii kinetycznej

W = KE końcowe – KE początkowe

W = ½ mv_t² – ½ mv_o²

W = ½ mv_t² - 0

W = ½ mv_t² —— Równanie 1

Praca = Siła x Przemieszczenie

W = F d

Szer. = 8 d

Aby obliczyć przemieszczenie (d), skorzystaj z poniższego równania ruchu liniowego nierównomiernego:

d = v_o t + ½ w²

d = przemieszczenie, v_o = prędkość początkowa, t = przedział czasu, a = przyspieszenie

d = 0 + ½ przy² = ½ w² —-> a = (v_t - v_o) / t = v_t / T

d = ½ (v_t / t) t²

^d = ½ (w_t) t

Zmień przemieszczenie (d) w równaniu pracy na przemieszczenie (d) w tym równaniu:

Szer. = 8 d

W = 8(1/2)(v_t)(T)

W = (4)(v_t)(t) — równanie 2

Równanie 1 = Równanie 2

W = W

½ mv_t² = (4)(v_t)(T)

½ mv_t = (4)(t)

½ (16)(w_t) = 4(4)

8 v_t = 16

v_t = 16 / 8

v_t = 2 metry na sekundę

14Aby zwiększyć prędkość obiektu dwukrotnie w stosunku do prędkości początkowej, określ pracę wymaganą w tym procesie…

Znany:

Masa obiektu (m) = 1 kg

Prędkość początkowa (v_o) = 1 m/s

Prędkość końcowa (v_t) = 2 x prędkość początkowa = 2 x 1 = 2 m/s

Poszukiwany : Maksymalna wysokość

rozwiązanie:

Początkowa energia kinetyczna:

Początkowa wartość KE = ½ mV_o² = ½ (1)(1)² = ½ (1)(1) = ½ (1) = 0.5

Końcowa energia kinetyczna, gdy prędkość obiektu staje się dwukrotnie większa od prędkości początkowej:

Końcowe KE = ½ mv_t² = ½ (1)(2)² = ½ (4) = 2

Twierdzenie o energii kinetycznej pracy:

Praca = Zmiana energii kinetycznej

Praca = Końcowa energia kinetyczna – początkowa energia kinetyczna

Praca = 2 – 0.5

Praca = 1.5

Początkowa energia kinetyczna = 0.5

Praca = 3 x 0.5 = 1.5

Wymagana praca jest trzykrotnie większa od początkowej energii kinetycznej.

15Samochód o masie 1500 kg porusza się z prędkością 36 km/h po prostej i równej drodze poziomej. Samochód przyspieszył do 72 km/h. Określ pracę potrzebną do przyspieszenia samochodu.

Znany:

Masa samochodu (m) = 1500 kg

Prędkość początkowa samochodu (v_o) = 36 km/godzinę = 36 000 metrów / 3600 sekund = 10 metrów/sekundę

Prędkość końcowa samochodu (v_t) = 72 km/godzinę = 36 000 metrów / 3600 sekund = 20 metrów/sekundę

Poszukiwany : Praca potrzebna do przyspieszenia samochodu

rozwiązanie:

Twierdzenie o energii kinetycznej pracy:

W = EK końcowy – EK początkowy

W = ½ mv_t² – ½ mv_o² = ½ m (v_t² –V_o²)

W = ½ (1500)(20² - 10²)

Szer. = ½ (1500)(400 – 100)

Sz = ½ (1500)(300)

W = (1500)(150)

W = 225 000 dżuli

16.Ciało o masie 2 kg początkowo porusza się z prędkością 72 km/h.^-1Po przebyciu odcinka 400 m drogą poziomą i prostą prędkość obiektu wynosi 144 km/h.^-1. Określ całkowitą pracę wykonaną nad obiektem.

Znany:

Masa obiektu (m) = 2 kg

Prędkość początkowa (v_o) = 72 km/godzinę = 72 000 metrów / 3600 sekund = 20 m/s

Prędkość końcowa (v_t) = 144 km/godzinę = 72 000 metrów / 3600 sekund = 40 m/s

Przemieszczenie obiektu = 400 metrów

Poszukiwany : Sieć na obiekcie

rozwiązanie:

Twierdzenie o pracy i energii kinetycznej mówi, że suma pracy działa na ciało tak samo, jak zmiana energii kinetycznej ciała.

W netto = TO końcowe – TO początkowe

W netto = ½ mv_t² – ½ mv_o²

W netto = ½ m (v_t² - v_o²)

W netto = ½ (2)(40² - 20²)

W netto = 1600 – 400

W netto = 1200 dżuli

Opis:

W = Praca, KE = energia kinetyczna

Energia kinetyczna

17. Pocisk o masie 10 gramów porusza się ze stałą prędkością 100 m/s. Jaka jest energia kinetyczna pocisku?

Znany:

Masa pocisku (m) = 10 gramów = 10/1000 kilogramów = 1/100 kilogramów = 0.01 kilograma

Prędkość kuli (v) = 100 metrów na sekundę

Chciał: Energia kinetyczna

rozwiązanie:

KE = 1/2 mV²

KE = 1/2 (0,01 kg)(100 m/s)²

KE = 1/2 (0,01 kg)(10 000 m²/s²)

KE = (0,01 kg)(5000 m²/s²)

KE = 50 kg·m²/s²

KE = 50 dżuli

[wpdm_package id='1191′]

1. Praca wykonana siłą, problemy i rozwiązania
2. Zadania i rozwiązania dotyczące energii kinetycznej pracy
3. Zadania i rozwiązania dotyczące zasad pracy i energii mechanicznej
4. Problemy i rozwiązania dotyczące energii potencjalnej grawitacji
5. Energia potencjalna sprężystej sprężyny – problemy i rozwiązania
6. Problemy z zasilaniem i ich rozwiązania
7. Zastosowanie zasady zachowania energii mechanicznej w ruchu swobodnego spadania
8. Zastosowanie zasady zachowania energii mechanicznej w ruchu w górę i w dół w ruchu swobodnego spadku
9. Zastosowanie zasady zachowania energii mechanicznej w ruchu na powierzchni zakrzywionej
10. Zastosowanie zasady zachowania energii mechanicznej w ruchu na równi pochyłej
11. Zastosowanie zasady zachowania energii mechanicznej w ruchu pocisku

Przeczytaj więcej

1. Osoba ciągnie klocek o długości 2 m po powierzchni poziomej, stosując stałą siłę F = 20 N. Określ praca wykonana siłą Siła F działająca na blok.

Znany:

Siła (F) = 20 N

Przemieszczenie (s) = 2 m

Kąt (θ) = 0

poszukiwany :Praca (W)

rozwiązanie:

W = F d cos θ = (20)(2)(cos 0) = (20)(2)(1) = 40 dżuli

2. Siła F = 10 N działa na pudełko o długości 1 m wzdłuż powierzchni poziomej. Siła działa pod kątem 30°.^o kąt, jak pokazano na poniższym rysunku. Określ pracę wykonaną przez siłę F!

Znany :

Siła (F) = 10 N

Siła pozioma (F_x) = F cos 30^o = (10)(0.5√3) = 5√3 N

Przemieszczenie (d) = 1 metr

poszukiwany : Praca (W) ?

Rozwiązanie :

W = F_x d = (5√3)(1) = 5√3 Dżul

3. Ciało spada swobodnie z wysokości 2 m. Jeżeli przyspieszenie grawitacyjne wynosi 10 m/s², określić pracę wykonaną przez siła grawitacji!

Znany:

Obiekt masa (m) = 1 kg

Wysokość (h) = 2 m

Przyspieszenie grawitacyjne (g) = 10 m/s²

Poszukiwany : Praca wykonana przez siłę grawitacji (W)

rozwiązanie:

W = F d = wh = mgh

W = (1)(10)(2) = 20 dżuli

W = praca, F = siła, d = odległość, w = waga, h = wysokość, m = masa, g = przyspieszenie ziemskie.

4. Do sprężyny przymocowano ciało o masie 1 kg, więc wydłużyło się o 2 cm. Jeśli przyspieszenie grawitacyjne wynosi 10 m/s², określ (a) stałą sprężystości (b) pracę wykonaną przez siłę sprężystości na obiekcie

Znany:

Masa (m) = 1 kg

Przyspieszenie grawitacyjne (g) = 10 m/s²

Wydłużenie (x) = 2 cm = 0.02 m

Masa (w) = mg = (1 kg)(10 m/s²) = 10 kg·m/s² = 10 XNUMX N.

Poszukiwany : Stała sprężystości i praca wykonana przez siłę sprężystości

rozwiązanie:

(a) Stała sprężystości

Formuła Prawo Hooke'a :

F = k x.

k = F / x = w / x = mg / x

k = (1)(10) / 0.02 = 10 / 0.02

k = 500 N/m

(b) praca wykonana przez siłę sprężyny

W = – ½ kx²

W = – ½ (500)(0.02)²

W = – (250)(0.0004)

W = -0.1 dżula

Znak minus oznacza, że ​​kierunek siły sprężyny jest przeciwny do kierunku przemieszczenia obiektu.

5. Siła F = 10 N przyspiesza skrzynię po przemieszczeniu 2 m. Podłoga jest szorstka i wywiera siła tarcia F_k = 2 N. Określ pracę całkowitą wykonaną nad pudełkiem.

Znany:

Siła (F) = 10 N

Siła tarcia kinetycznego (F_k) = 2 N

Przemieszczenie (d) = 2 m

Poszukiwany : Sieć (W)_netto)

rozwiązanie:

Praca wykonana przez siłę F:

W₁ = F d cos 0 = (10)(2)(1) = 20 dżuli

Praca wykonana przez siłę tarcia kinetycznego (F_k)

W₂ = F._k d = (2)(2)(cos 180) = (2)(2)(-1) = -4 Dżuli

Sieć:

W_netto =W₁ - W₂

W_netto = 20 - 4

W_netto = 16 dżule

6. Jaką pracę wykonała siła F na klocku.

Znany:

Siła (F) = 12 niutonów

Przemieszczenie (d) = 4 metry

Chciał: Praca (W)

rozwiązanie:

W = F d = (12 niutonów)(4 metry) = 48 N m = 48 dżuli

7. Klocek jest pchany siłą 200 N. Przemieszczenie klocka wynosi 2 metry. Jaką pracę wykonano nad klockiem?

Znany:

Siła (F) = 200 niutonów

Przemieszczenie (d) = 2 metry

Chciał: Praca (W)

rozwiązanie:

Praca :

W = F s

W = (200 niutonów)(2 metry)

W = 400 N·m

W = 400 dżuli

8. Kierowca sedana chce zaparkować swój samochód dokładnie 0.5 m przed ciężarówką, która znajduje się 10 m od sedana. Jakiej pracy wymaga zaparkowanie sedana?

Znany:

Przesunięcie (d) = 10 metrów – 0.5 metra = 9.5 metra

Siła (F) = 50 niutonów

Poszukiwany : Praca (W)

rozwiązanie:

W = F s

W = (50 niutonów)(9.5 metry)

W = 475 N·m

W = 475 dżuli

9.

Tom i Jerry wykonali pracę, aby samochód mógł przejechać 4 metry. Siły wywierane przez Toma i Jerry'ego wynoszą 50 N i 70 N.

Znany:

Przemieszczenie (s) = 4 metry

Siła wypadkowa (F) = 50 niutonów + 70 niutonów = 120 niutonów

Chciał: Praca (W)

rozwiązanie:

W = F s = (120 niutonów)(4 metry) = 480 N m = 480 dżuli

10Kierowca ciągnie samochód tak, że ten pokonuje odległość 1000 cm. Jaką pracę wykonał samochód?

Znany:

Siła (F) = 250 niutonów

Przemieszczenie (s) = 1000 cm = 1000/100 metrów = 10 metrów

Poszukiwany : Praca (W)

rozwiązanie:

W = F s = (250 niutonów)(10 metry) = 2500 N m = 2500 dżuli

11. Na podstawie poniższego rysunku, jeżeli praca wykonana przez siłę wypadkową wynosi 375 dżuli, określić przemieszczenie obiektu.

Znany:

Maksymalna wysokość (W) = 375 dżuli

Siła netto (ΣF) = 40 N + 10 N – 25 N = 25 Newtonów (w prawo)

Poszukiwany : Przemieszczenie (d)

rozwiązanie:

Równanie pracy:

W = F s

Przemieszczenie obiektu:

d = W / F = 375 dżuli / 25 niutonów

d = 15 metróws

12. Poniższe działaniatak nie rób praca is ...

A. Pchnij przedmiot na odległość 10 metrów

B. Pchnij samochód, aż zacznie się poruszać

C. Pchnij ścianę

D. Wyciągnął pudełko

rozwiązanie:

Równanie pracy:

W = ΣF s

W= praca, F = siła, d = przemieszczenie

BNa podstawie powyższego wzoru siła wykonała pracę i nastąpiło przesunięcie.

Prawidłowa odpowiedź to C.

13Andrzej popycha obiekt z siłą 20 N, tak że obiekt porusza się po okręgu o promieniu 7 metrów. Określ pracę wykonaną przez Andrzeja po dwóch powtórzeniach. ruch kołowy.

A. 0 dżuli

B. 1400 dżuli

C. 1540 dżuli

D. 12 500 dżuli

rozwiązanie:

Jeśli osoba pcha wózek inwalidzki po dwukrotnym ruchu okrężnym osoba i wózek powracają do pozycji wyjściowej, więc przemieszczenie osoby wynosi zero.

Przesunięcie = 0, więc praca = 0.

Prawidłowa odpowiedź to A.

14Ktoś popycha przedmiot po podłodze z siłą 350 N. Podłoga wywiera siłę tarcia równą 70 N. Określ pracę wykonaną przez siłę, aby przesunąć przedmiot na odległość 6 metrów.

A. 45 J

B. 72 J

C. 1680 J

D.2580 J

Znany:

Siła pchania (F) = 350 niutonów

Siła tarcia (F_Fric) = 70 niutonów

Przemieszczenie obiektu (obiektów) = 6 metrów

Chciał: Praca (W)

rozwiązanie:

Na obiekt działają dwie siły: siła pchania (F) i siła tarcia (F_Fric). Siła pchania ma ten sam kierunek co przemieszczenie obiektu, ponieważ wykonuje pracę dodatnią. Z drugiej strony, siła tarcia ma przeciwny kierunek wraz z przemieszczeniem obiektu, więc wykonuje pracę ujemną.

Praca wykonana przez siłę pchającą:

W = F d = (350 niutonów)(6 metrów) = 2100 niutonometrów = 2100 dżuli

Praca wykonana przez siłę tarcia:

W = – (F_Fric)(s) = – (70 niutonów)(6 metrów) = – 420 niutonometrów = – 420 dżuli

Sieć:

W netto = 2100 dżuli – 420 dżuli

W netto = 1680 dżuli

Prawidłowa odpowiedź to C.

15. Ciało jest popychane siłą poziomą o wartości 14 niutonów na chropowatej podłodze z siłą tarcia 10 niutonów. Wyznacz pracę wypadkową przesunięcia ciała na odległość 8 metrów.

A. 0.5 dżuli

B. 3 dżuli

C. 32 dżuli

D. 12 500 dżuli

Znany:

Siła pchania (F) = 14 niutonów

Siła tarcia (F_Fric) = 10 niutonów

Przemieszczenie obiektu (d) = 8 metrów

Chciał: Praca (W)

rozwiązanie:

Na obiekt działają dwie siły: siła pchania (F) i siła tarcia (F_Fric).

Siła pchania ma ten sam kierunek co przemieszczenie obiektu, co oznacza, że ​​wykonuje pracę dodatnią. Z drugiej strony, siła tarcia ma kierunek przeciwny do przemieszczenia obiektu, co oznacza, że ​​wykonuje pracę ujemną.

Praca wykonana przez siłę pchającą:

W = F s = (14 niutonów)(8 metrów) = 112 niutonometrów = 112 dżuli

Praca wykonana przez siłę tarcia:

W = – (F_Fric)(s) = – (10 niutonów)(8 metrów) = – 80 niutonometrów = – 80 dżuli

Sieć:

W netto = 112 dżuli – 80 dżuli

W netto = 32 dżuli

Prawidłowa odpowiedź to C.

16. Określ pracę sieciową na podstawie poniższego rysunku.

A. 360 dżuli

B. 450 dżuli

C. 600 dżuli

D. 12 500 dżuli

rozwiązanie:

Praca = Siła (F) x przemieszczenie (d)

Praca = Pole trójkąta 1 + pole prostokąta + pole trójkąta 2

Work = 1/2(40-0)(3-0) + (40-0)(9-3) + 1/2(40-0)(12-9)

Praca = 1/2(40)(3) + (40)(6) + 1/2(40)(3)

Praca = (20)(3) + 240 + (20)(3)

Praca = 60 + 240 + 60

Praca = 360 dżuli

Prawidłowa odpowiedź to A.

17. Kawałek drewna o długości 60 cm wbito pionowo w ziemię. Uderzono w niego młotem o masie 10 kg z wysokości 40 cm nad jego wierzchołkiem. Jeśli średnia siła oporu gruntu wynosi 2 x 10³ N i przyspieszenie grawitacyjne wynosi 10 m/s², a następnie drewno całkowicie wniknie w ziemię po... uderzeniach.

A. 4

B. 16

C. 28

D. 30

Znany:

Masa młota (m) = 10 kg

Przyspieszenie grawitacyjne (g) = 10 m/s²

Masa młota (w) = mg = (10)(10) = 100 kg m/s²

Przemieszczenie młotka przed uderzeniem w drewno (d) = 40 cm = 0.4 metra

Opór drewna (F) = 2 x 10³ N = 2000 N

Długość drewna (s) = 60 cm = 0.6 metra

Poszukiwany : TDrewno wniknie całkowicie w ziemię po... uderzeniach.

rozwiązanie:

Praca wykonana nad młotkiem, gdy przesunie się on na odległość 0.4 metra, wynosi:

W = F d = ws = (100 N)(0.4 m) = 40 Nm = 40 dżuli

Praca wykonana przez siłę oporu podłoża:

W = F d = (2000 N)(0.6 m) = 1200 Nm = 1200 dżuli

TDrewno wniknie całkowicie w ziemię po... uderzeniach.

1200 dżuli / 40 dżuli = 30

Prawidłowa odpowiedź to D.

[wpdm_package id='1192′]

1. Praca wykonana siłą, problemy i rozwiązania
2. Zadania i rozwiązania dotyczące energii kinetycznej pracy
3. Zadania i rozwiązania dotyczące zasad pracy i energii mechanicznej
4. Problemy i rozwiązania dotyczące energii potencjalnej grawitacji
5. Energia potencjalna sprężystej sprężyny – problemy i rozwiązania
6. Problemy z zasilaniem i ich rozwiązania
7. Zastosowanie zasady zachowania energii mechanicznej w ruchu swobodnego spadania
8. Zastosowanie zasady zachowania energii mechanicznej w ruchu w górę i w dół w ruchu swobodnego spadku
9. Zastosowanie zasady zachowania energii mechanicznej w ruchu na powierzchni zakrzywionej
10. Zastosowanie zasady zachowania energii mechanicznej w ruchu na równi pochyłej
11. Zastosowanie zasady zachowania energii mechanicznej w ruchu pocisku

Przeczytaj więcej

1. Ziemia dystans od Słońca wynosi 149.6 x 10⁶ km, a okres obiegu Ziemi wynosi 1 rok. Oblicz T² / r³

Znany:

T = 1 rok, r = 149.6 x 10⁶ km

poszukiwany : T² / r³ = … ?

Rozwiązanie :

k = T² / r³ = 1² / (149.6 x 10⁶)³ = 1 / (3348071.9 x 10¹⁸) = 2.98 x 10^-25 rok²/ km³

2. Stała uniwersalna (G) = 6.67 x 10^-11 nm²/ kg² i Sun 1.99 x 10³⁰ kg.

3. Średnia odległość Ziemi od Słońca wynosi 149.6 x 10⁶ km, a średnia odległość Merkurego od Słońca wynosi 57.9 x 10⁶ km. Okres obiegu Ziemi wynosi 1 rok, jaki jest okres obiegu Merkurego?

Znany:

r Ziemi = 149.6 x 10⁶ km

r rtęci = 57.9 x 10⁶ km

T Ziemi = 1 rok

Chciał: T rtęci?

rozwiązanie:

[wpdm_package id='953′]

1. Problemy i rozwiązania związane z prawem powszechnego ciążenia Newtona
2. Siły grawitacyjne, problemy z wagą i rozwiązania
3. Przyspieszenie grawitacyjne – problemy i rozwiązania
4. Problemy i rozwiązania związane z satelitami geostacjonarnymi
5. Problemy i rozwiązania prawa Keplera Problemy i rozwiązania

Przeczytaj więcej

1. Jaka jest wysokość satelity geostacjonarnego nad powierzchnią Ziemi?

G = stała uniwersalna = 6.67 x 10^-11 Nm²/ kg²

M = Ziemia masa = 5.97 x 10²⁴ kg

T = 24 godziny = 24 (3600 sekund) = 86 400 sekund = 8.64 x 10⁴ sekund

Rozwiązanie

Wysokość satelity nad powierzchnią Ziemi = 4.22 x 10⁷ m = 4.22 x 10⁴ km = 42 200 km

Wysokość satelity nad powierzchnią Ziemi = 6.38 x 10⁶ m = 6.38 x 10³ km = 42 200 km

Wysokość satelity nad powierzchnią Ziemi = satelity dystans od środka Ziemi – promień Ziemi

Wysokość satelity nad powierzchnią Ziemi = 42 200 km – 6380 km

Wysokość satelity nad powierzchnią Ziemi = 35,820 km

2. Jaka jest prędkość satelity geostacjonarnego?

Stała uniwersalna (G) = 6.67 x 10^-11 Nm²/ kg²

Masa Ziemi (m_E) = 5.97 x 10²⁴ kg

Odległość między satelitą a środkiem Ziemi (r) = 4.22 x 10⁷ m

Rozwiązanie

lub użyj tego równania

[wpdm_package id='949′]

1. Problemy i rozwiązania związane z prawem powszechnego ciążenia Newtona
2. Siły grawitacyjne, problemy z wagą i rozwiązania
3. Przyspieszenie grawitacyjne – problemy i rozwiązania
4. Problemy i rozwiązania związane z satelitami geostacjonarnymi
5. Problemy i rozwiązania prawa Keplera Problemy i rozwiązania

Przeczytaj więcej

1. dystans pomiędzy osoba o masie 40 kg i osoba o masie 30 kg znajdują się w odległości 2 m. Jaka jest wielkość siła grawitacji każdy wywiera na drugiego. Stała uniwersalna = X 6.67 10^-11 Nm² /kg²

Znany:

m₁ = 40 kg, m₂ = 30 kg, r = 2 m, G = 6.67 x 10^-11 Nm² /kg²

Poszukiwany : wielkość siły grawitacyjnej (F) ?

rozwiązanie:

2. Odległość między Ziemią a Księżycem (r) wynosi 3.84 x 10⁸ m. Jaka jest wartość siły grawitacyjnej, jaką każdy z nich wywiera na drugiego?

Znany:

Ziemi masa (m_E) = 5.97 x 10²⁴ kg

Masa Księżyca (m_M) = 7.35 x 10²² kg

Odległość między środkiem Ziemi a środkiem Księżyca (r) = 3.84 x 10⁸ m

Stała uniwersalna (G) = 6.67 x 10^-11 Nm² /kg²

Chciał: Wielkość siły grawitacyjnej (F)

rozwiązanie:

3. Jaka jest odległość od Ziemi, wartość siły grawitacyjnej Ziemi i Księżyca wynosi zero?

Znany:

Masa Ziemi = 5.97 x 10²⁴ kg

Masa Księżyca = 7.35 x 10²² kg

Odległość między środkiem Ziemi a środkiem Księżyca (r) = 3.84 x 10⁸ m.

Stała uniwersalna (G) = 6.67 x 10^-11 Nm² /kg²

Chciał: odległość od Ziemi

rozwiązanie:

Siła grawitacji wynosi zero.

Użyj wzoru kwadratowego:

A = – 6.35

B = – X 7.68 10⁸

C = 87.76 x 10^-14

 

[wpdm_package id='955′]

1. Problemy i rozwiązania związane z prawem powszechnego ciążenia Newtona
2. Siły grawitacyjne, problemy z wagą i rozwiązania
3. Przyspieszenie grawitacyjne – problemy i rozwiązania
4. Problemy i rozwiązania związane z satelitami geostacjonarnymi
5. Problemy i rozwiązania prawa Keplera Problemy i rozwiązania

 

Przeczytaj więcej