16 exemple de întrebări despre muncă și energie
Teorema Lucru mecanic-Energie cinetică
1. O forță constantă de 60 N acționează timp de 12 secunde asupra unui obiect cu o masă de 10 kg. Obiectul
are o viteză inițială de 6 m/sec în aceeași direcție ca și forța.
(1) Lucrul mecanic efectuat asupra obiectului este de 30.240 jouli
(2) Energia cinetică finală a obiectului este de 30.240 jouli.
(3) Puterea produsă este de 2.520 wați
(4) Creșterea energiei cinetice a obiectului este de 180 jouli.
Afirmația corectă este…
A. 1, 2 și 3
B. 1 și 3
C. 1 și 4
D. doar 4
E. toate au dreptate
Pembahasan
Se știe că:
Forță (F) = 60 N
Interval de timp (t) = 12 secunde
Masa obiectului (m) = 10 kg
Viteza inițială (v o ) = 6 m/s
Întrebare: Care afirmație este corectă?
Jawab:
Accelerarea unui obiect:
∑ F = ma
60 = 10 a
a = 60 / 10 = 6 m/ s²
Viteză finală:
v t = v o + la
vt = 6 + (6)(12 )
vt = 6 + 72
vt = 78 m/ s
Distanța parcursă în 12 secunde:
s = v o t + 1/2 la 2
s = (6)(12) + 1/2 (6)(12) ²
s = 72 + (3)(144)
s = 72 + 432
s = 504 metri
(1) Lucrări efectuate
W = F s = (60)(504) = 30.240 Jouli
(2) Energia cinetică finală a obiectului
EK = 1/2 mv t 2 = 1/2 (10)(78) 2 = (5)(6084) = 30.420 Jouli
(3) Energia generată
P = W / t = 30.240 / 12 = 2.520 Jouli/secundă
(4) Creșterea energiei cinetice
ΔEK = 1/2 mv t 2 – 1/2 mv o 2 = 1/2 m (v t 2 – v o 2 ) = 1/2 (10)(78 2 – 6 2 ) = 5 (6084 –36) = 5 (6048)
ΔEK = 30.240 Jouli
Răspunsul corect este B.
2. Datele privind schimbarea vitezei unui obiect care se mișcă în linie dreaptă sunt prezentate după cum urmează. Cel mai mare lucru mecanic este efectuat de obiectul numărul...
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
E. 5
Pembahasan
Teorema energiei cinetice lucru-lucru:
Lucrul mecanic total = schimbarea energiei cinetice
W total = ½ m (v t² – v o² )
Cele mai mari afaceri sunt:
W 1 = ½ (8)(4² – 2² ) = (4)(16 – 4) = (4)(12) = 48 Jouli
W² = ½ (8)(5² –3² ) = ( 4 )(25 – 9) = (4)(16) = 64 Jouli
W 3 = ½ (10)(6² – 5² ) = (5)(36 – 25) = (5)(11) = 55 Jouli
W 4 = ½ (10)(4² – 0² ) = (5)(16 – 0) = (5)(16) = 80 Jouli
W 5 = ½ (20)(3² – 3² ) = (10)(9 – 9) = (10)(0) = 0 Jouli
Răspunsul corect este D.
3. Odi conduce o mașină cu o masă de 4000 kg pe un drum drept, cu o viteză de 25 m/s. Văzând un ambuteiaj de la distanță, frânează mașina astfel încât viteza acesteia să scadă regulat la 15 m/s. Lucrul mecanic efectuat de forța de frânare este….
A. 200 kJ
B. 300 kJ
C. 400 kJ
D. 700 kJ
E. 800 kJ
Pembahasan
Se știe că :
Masa mașinii (m) = 4000 kg
Viteza inițială a mașinii (v o ) = 25 m/s
Viteza finală a mașinii (vt ) = 15 m/s
Întrebare : Lucrări (W) la mașină?
Răspuns :
Teorema energiei cinetice lucru-lucru:
W total = ½ m (v t² – v o² ) = ½(4000)(15² -25² ) = (2000)(225-625) = (2000)(-400) = -800.000 Jouli = -800 kilo Jouli.
Răspunsul corect este E.
4. O minge cu o masă de 0,1 kg este aruncată orizontal cu o viteză de 6 m/s de pe acoperișul unei clădiri înalte de 5 m. Dacă accelerația gravitațională în acel loc este de 10 m/s² , atunci energia cinetică a mingii la o înălțime de 2 m este….
A. 6,8 J
B. 4,8 J
C. 3,8 J
D. 3 J
E. 2 J
Pembahasan
Se știe că :
Masă (m) = 0,1 kg
Schimbare de înălțime (h) = 5 m – 2 m = 3 metri
Accelerația gravitațională (g) = 10 m/ s²
Întrebare : energia cinetică (EK) la o înălțime de 2 metri?
Răspuns :
Traiectoria mingii este așa cum se arată în imaginea de mai jos.
Mișcarea parabolică, așa cum se arată în imaginea de mai sus, este o combinație a două mișcări care pot fi analizate separat, unde mișcarea în direcție orizontală este sub forma unei mișcări dreapte regulate , iar mișcarea în direcție verticală este sub forma unei mișcări de cădere liberă.
Această problemă se rezolvă folosind legea conservării energiei mecanice, prin urmare, considerăm mișcarea doar pe direcție verticală sub forma mișcării de cădere liberă.
Fiecare obiect care se mișcă în cădere liberă nu are viteză inițială (v o = 0), deci energia cinetică inițială a obiectului este zero (EK = ½ mv 2 = 0). Pe de altă parte, obiectul începe să se miște de la o înălțime de 5 metri deasupra solului, deci are energie potențială gravitațională. Deci, energia mecanică inițială a bilei este energia potențială gravitațională. Când mingea începe să se miște în jos, energia potențială gravitațională a bilei își schimbă forma în energie cinetică. Energia potențială gravitațională care își schimbă forma în energie cinetică atunci când mingea se mișcă de la o înălțime de 5 metri deasupra solului la o înălțime de 2 metri deasupra solului este: EP = mgh = (0,1)(10)(3) = 3 Jouli. Când mingea se află la o înălțime de 2 metri deasupra solului, energia cinetică a bilei este de 3 Jouli.
Răspunsul corect este D.
5. O mașină cu o masă de 1 tonă pornește din repaus. Un moment mai târziu, viteza sa este de 5 m/s⁻¹ . Lucrul mecanic efectuat de motorul mașinii este...
A. 1000 Joule
B. 2.500 Joule
C. 5.000 Joule
D. 12.500 Joule
E. 25.000 Joule
Pembahasan
Se știe că :
Masă (m) = 1 tonă = 1000 kg
Viteza inițială (v o ) = 0 (mașina pornește din repaus)
Viteza finală (vt ) = 5 m/s
Întrebare : Cât lucru mecanic (W) este efectuat de motorul unei mașini?
Răspuns :
Teorema energiei cinetice lucru-lucru:
W total = ½ m (v t² – v o² )
Lucrul mecanic efectuat de motorul mașinii este:
W total = ½ (1000)(5² – 0² ) = (500)(25–0) = (500)(25) = 12.500 Jouli
Răspunsul corect este D.
6. O minge cu o masă de 500 de grame este aruncată vertical în sus de la sol cu o viteză inițială de 10 ms⁻² . Dacă g = 10 ms⁻² , atunci lucrul mecanic efectuat de gravitația mingii atunci când aceasta atinge înălțimea maximă este...
A. 2,5 J
B. 5,0 J
C. 25 J
D. 50 J
E. 500 J
Pembahasan
Ignorați rezistența aerului.
Se știe că :
Masa bilei (m) = 500 grame = 0,5 kg
Viteza inițială (v o ) = 10 m/ s²
Viteza finală (vt ) = 0. La înălțimea maximă, obiectul se află în repaus pentru un moment înainte de a-și inversa direcția.
Accelerația gravitațională (g) = 10 m/ s²
Cerut : Lucrul mecanic (W) efectuat de gravitația mingii
Răspuns :
Teorema energiei cinetice-lucrul mecanic :
Teorema energiei cinetice-lucrul mecanic afirmă că lucrul mecanic sau efortul total efectuat de forța rezultantă asupra unui obiect este egal cu schimbarea energiei cinetice a obiectului. Formula pentru teorema energiei cinetice-lucrul mecanic este:
W total = ΔEK = EK t – EK o
W total = ½ mv t² – ½ mv O² = ½ m ( v t² – v O² )
Informație :
EK t = energia cinetică finală, EK o = energia cinetică inițială, m = masa obiectului, v t = viteza finală a obiectului, v o = viteza inițială a obiectului.
Efort total :
Lucrul mecanic efectuat de greutatea mingii din momentul aruncării acesteia până când aceasta atinge înălțimea maximă este:
W total = ½ m (v t² – v o² ) = ½ (0,5)( 0² – 10² )
W total = (0,25)(-100) = -25 Jouli
Semnul negativ indică faptul că direcția de deplasare a bilei este opusă direcției gravitaționale a acesteia. Direcția de deplasare a bilei este în sus, în timp ce direcția gravitațională a bilei este în jos. Gravitația efectuează un lucru mecanic negativ asupra bilei, ceea ce înseamnă că lucrul mecanic efectuat de gravitație crește energia potențială gravitațională a bilei și îi scade energia cinetică. Gravitația efectuează un lucru mecanic pozitiv dacă direcția gravitațională a bilei este aceeași cu direcția de deplasare a bilei (bila se mișcă în jos).
Răspunsul corect este C.
7. O minge cu masa de 1 kg este aruncată fără viteză inițială de susul unei clădiri prin fereastra A de la ultimul etaj la fereastra B de la parter, cu o diferență de înălțime de 2,5 m (g = 10 ms -2 ). Cât lucru mecanic este efectuat pentru a muta mingea de la fereastra A la fereastra B?
A. 5 Joule
B. 15 Joule
C. 20 Joule
D. 25 Joule
E. 50 Joule
Pembahasan
Se știe că :
Masa bilei (m) = 1 kg
Viteza inițială (v o ) = 0 m/s
Înălțime (h) = 2,5 metri
Accelerația gravitațională (g) = 10 m/ s²
Întrebare : Efortul total în timpul mișcării mingii
Răspuns :
Viteza finală a mingii ( vt )
Mingea cade fără viteză inițială, prin urmare, mișcarea bilei este de cădere liberă. Mai întâi, calculați viteza finală a bilei folosind formula căderii libere. Având în vedere accelerația gravitațională (g) = 10 m/s² , schimbarea înălțimii bilei (h) = 2,5 metri, iar viteza finală (vt ) este cerută, prin urmare , utilizați formula vt² = 2gh.
v t² = 2 gh = 2(10)(2,5) = 2(25)
v t = √2(25) = 5√2
Deci viteza finală a mingii este de 5√2 m/s
Lucrul mecanic total = schimbarea energiei cinetice
W total = ΔEK = ½ m (v t² – v o² ) = ½ (1){(5√²) ² – 0² }
W total = ½ (25)(2) = 25 Jouli
Răspunsul corect este D.
8. Un obiect cu o masă de 2 kg se mișcă inițial cu o viteză de 72 km/h -1 . După ce parcurge 400 m, viteza obiectului devine 144 km/h -1 și (g = 10 m/s -2 ). Lucrul mecanic total efectuat de obiect în acel moment este...
A. 20 J
B. 60 J
C. 1.200 J
D. 2.000 J
E. 2.400 J
Pembahasan
Se știe că :
Masa obiectului (m) = 2 kg
Viteza inițială (v o ) = 72 km/h = 20 m/s
Viteza finală (vt ) = 144 km/h = 40 m/s
Distanța parcursă (s) = 400 metri
Accelerația gravitațională (g) = 10 m/ s²
Întrebare : Efort total
Răspuns :
Lucrul mecanic total = schimbarea energiei cinetice
W total = ΔEK = ½ m (v t² – v o² ) = ½ (2)( 40² – 20² }
W total = ½ (2)(1600 – 400) = 1200 Jouli
Răspunsul corect este C.
9. Un obiect de 2 kg se mișcă pe o suprafață netedă cu o viteză de 2 m/s –1 . Dacă asupra obiectului se efectuează un lucru mecanic de 21 jouli, viteza obiectului se va schimba la…
A. 1 ms –1
B. 2 ms –1
C. 3 ms –1
D. 5 ms –1
E. 17 ms –1
Pembahasan
Se știe că:
Masă (m) = 2 kg
Viteza inițială (v o ) = 2 m/s
Lucru mecanic (W) = 21 Jouli
Întrebare: Viteza finală ( vt )
Jawab:
Teorema energiei cinetice afirmă că lucrul mecanic total efectuat asupra unui obiect este egal cu schimbarea energiei cinetice a obiectului. Matematic:
Wtotal = ΔEK
Wtotal = 1/2 mv t² - 1/2 mv O²
Wtotal = 1/2 m ( v t² – v o² )
21 = 1/2 (2) ( v t² – 2² )
21 = ( v t² – 2² )
21 = v t 2 – 4
v t2 = 21 + 4 = 25
vt = √25
vt = 5 m/ s
Răspunsul corect este D.
10. O minge cu o masă de 500 de grame este aruncată vertical în sus de la sol cu o viteză inițială de 10 ms⁻² . Dacă g = 10 ms⁻² , atunci lucrul mecanic efectuat de gravitația mingii atunci când aceasta atinge înălțimea maximă este...
A. 2,5 J
B. 5,0 J
C. 25 J
D. 50 J
E. 500 J
Pembahasan
Ignorați rezistența aerului.
Este cunoscut :
Masa bilei (m) = 500 grame = 0,5 kg
Viteza inițială (vo) = 10 m/s2
Viteza finală (vt) = 0. La înălțimea maximă, obiectul rămâne nemișcat pentru o clipă înainte de a-și inversa direcția.
Accelerația gravitațională (g) = 10 m/s2
Întrebat Lucrul mecanic (W) efectuat de gravitația mingii
Jawab :
Teorema energiei cinetice-lucrului mecanic :
Teorema energiei cinetice-lucrul mecanic afirmă că lucrul mecanic total sau efort Formula teoremei energiei cinetice-lucrul mecanic pentru forța rezultantă asupra unui obiect este aceeași cu schimbarea energiei cinetice a obiectului.
Wtotal = ΔEK = EKt – EKo
Wtotal = ½ mVt2 – ½ mVo2 = ½ m (vt2 - vo2)
Informație :
EKt = energia cinetică finală, EKo = energia cinetică inițială, m = masa obiectului, vt = kecepatan sfârșitul obiectului, vo = viteza inițială a obiectului.
Efort total :
Lucrul mecanic efectuat de greutatea mingii din momentul aruncării acesteia până când aceasta atinge înălțimea maximă este:
Wtotal = ½ m (vt2 - vo2) = ½ (0,5)(02 - 102)
Wtotal = (0,25)(-100) = -25 Jouli
Semnul negativ indică faptul că direcția deplasării bilei este opusă direcției gravitaționale a acesteia. Direcția de deplasare a bilei este în sus, în timp ce direcția gravitațională a bilei este în jos. Gravitaţie A efectua un lucru mecanic negativ asupra bilei înseamnă că lucrul mecanic efectuat de forța gravitațională determină creșterea energiei potențiale gravitaționale a bilei și scăderea energiei cinetice a bilei. Forța gravitațională efectuează un lucru mecanic pozitiv dacă direcția gravitațională a bilei este aceeași cu direcția de deplasare a bilei (bila se mișcă în jos).
Răspunsul corect este C.
11. O minge cu masa de 1 kg este aruncată fără viteză inițială de la vârful unei clădiri prin fereastra A de la ultimul etaj la fereastra B de la parter, cu o diferență de înălțime de 2,5 m (g = 10 ms -2 ). Cât lucru mecanic este efectuat pentru a muta mingea de la fereastra A la fereastra B?
A. 5 Joule
B. 15 Joule
C. 20 Joule
D. 25 Joule
E. 50 Joule
Pembahasan
Este cunoscut :
Masa bilei (m) = 1 kg
Viteza inițială (vo) = 0 m/s
Înălțime (h) = 2,5 metri
Accelerația gravitațională (g) = 10 m/s2
Întrebat Lucrul total în timpul mișcării mingii
Jawab :
Viteza finală a mingii (v)t)
Mingea cade fără viteză inițială, deci mișcarea mingii este considerată cădere liberă. Mai întâi, calculați viteza finală a mingii folosind formula mișcare de cădere liberăSe știe că accelerația gravitațională (g) = 10 m/s2, schimbarea înălțimii mingii (h) = 2,5 metri și se cere viteza finală (v)t) prin urmare, utilizați formula vt2 = 2 gh
vt2 = 2 gh = 2(10)(2,5) = 2(25)
vt = √2(25) = 5√2
Deci viteza finală a mingii este de 5√2 m/s
Lucrul mecanic total = schimbarea energiei cinetice
Wtotal = ΔEK = ½ m (vt2 - vo2) = ½ (1){(5√2)2 - 02}
Wtotal = ½ (25)(2) = 25 Jouli
Răspunsul corect este D.
12. Un obiect cu o masă de 2 kg se mișcă inițial cu o viteză de 72 km/h.-1După ce se deplasează 400 m, viteza obiectului devine 144 km/h.-1 și (g = 10 ms-2). Lucrul mecanic total efectuat de obiect în acel moment este…
A. 20 J
B. 60 J
C. 1.200 J
D. 2.000 J
E. 2.400 J
Pembahasan
Este cunoscut :
Masa obiectului (m) = 2 kg
Viteza inițială (vo) = 72 km/h = 20 m/s
Viteza finală (vt) = 144 km/h = 40 m/s
Distanța parcursă (s) = 400 metri
Accelerația gravitațională (g) = 10 m/s2
Întrebat Efort total
Jawab :
Lucrul mecanic total = schimbarea energiei cinetice
Wtotal = ΔEK = ½ m (vt2 - vo2) = ½ (2)(402 - 202}
Wtotal = ½ (2)(1600 – 400) = 1200 Jouli
Răspunsul corect este C.
Teorema energiei cinetice-lucrului mecanic
13. O mașină cu o masă de 1 tonă pornește din repaus. Un moment mai târziu, viteza sa este de 5 m/s⁻¹ . Lucrul mecanic efectuat de motorul mașinii este...
A. 1000 Joule
B. 2.500 Joule
C. 5.000 Joule
D. 12.500 Joule
E. 25.000 Joule
Pembahasan
Este cunoscut :
Masă (m) = 1 tonă = 1000 kg
Viteza inițială (vo) = 0 (mașina se mișcă dintr-o stare staționară)
Viteza finală (vt) = 5 m/s
Întrebat Care este lucrul mecanic (W) efectuat de motorul mașinii?
Jawab :
Teorema energiei cinetice lucru-lucru:
Wtotal = ½ m (vt2 - vo2)
Lucrul mecanic efectuat de motorul mașinii este:
Wtotal = ½ (1000)(5)2 - 02) = (500)(25 – 0) = (500)(25) = 12.500 Jouli
Răspunsul corect este D.
Teorema energiei-lucrului mecanic
14. Privește imaginea de mai jos a mișcării obiectelor!

Masa obiectului = 1 kg. Dacă coeficientul de frecare cinetică dintre bloc și podea este 0,2, atunci valoarea deplasării obiectului (s) este… g = 10 m/s2\
A. 10 m
B. 15 m
C. 20 m
D. 25 m
E. 30 m
Discuție:
Este cunoscut :
m = 1 kg, g = 10 m/s2îno = 10 m/s, vt = 0
Întrebat :
Care este deplasarea obiectului (obiectelor)?
Jawab :
Teorema lucrului mecanic – energiei mecanice :
Lucrul mecanic efectuat de o forță neconservativă = variația energiei mecanice a unui obiect.
WNC = EM2 – EM1
WNC = (EP + EK)2 – (EP + EK)1 —- Ecuația 1
Forța neconservativă care efectuează lucrul mecanic asupra unui obiect este forța de frecare cinetică:
WNC = fk s —- Ecuația 2
Formula de frecare cinetică :
Înlocuiți fk în ecuația 2 cu fk în ecuația 3:
WNC = fk s = 2 s
În timp ce se mișcă, un obiect experimentează o modificare a energiei cinetice (energia cinetică scade), în timp ce energia potențială gravitațională a obiectului nu se modifică (modificarea energiei potențiale gravitaționale este zero).
WNC = (EK)2 – (EK)1 = ½ mVt2 – ½ mVo2 = ½ m (vt2 - vo2)
2 s = ½(1)(0)2 - 102)
2 s = (0,5)(100)
2 sec = 50
s = 50 / 2 = 25 metri
Răspunsul corect este D.
Legea conservării energiei mecanice
15. Un patinator alunecă de la înălțimea A, așa cum se arată în următoarea imagine:
Dacă viteza inițială a schiorului este zero și accelerația gravitațională este de 10 ms-2, atunci viteza jucătorului la înălțimea B este...

A. √2 ms-1
B. 5√2 ms-1
C. 10√2 ms-1
D. 20√2 ms-1
E. 25√2 ms-1
Pembahasan
Este cunoscut :
Viteza inițială (vo) = 0
Accelerația gravitațională (g) = 10 m/s2
Schimbare de altitudine = 50 metri – 10 metri = 40 metri
Întrebat : viteza jucătorului la înălțimea B?
Jawab :
Legea conservării energiei mecanice Afirmă că energie mecanică inițială = energie mecanică finală.
Când începe să se deplaseze din punctul A, viteza inițială a schiorului = vo = 0 astfel încât energia cinetică inițială = EKo = ½ mVo2 = 0. Invers, când se află în punctul A, schiorul are o energie potențială gravitațională inițială = EPo = mgh, unde h = 50 metri. Deci energia mecanică inițială (EMo) = energia potențială gravitațională inițială (EP)o). În timpul deplasării de la A la B, înălțimea schiorului scade, deci energia potențială gravitațională scade. Energia potențială gravitațională nu se pierde, ci este convertită în energie cinetică. Creșterea energiei cinetice este indicată de creșterea vitezei schiorului. Dacă schiorul ajunge la baza pantei, toată energia potențială gravitațională este convertită în energie cinetică. La baza pantei, energia potențială gravitațională este zero, în timp ce energia cinetică este la maxim. Deci, energia mecanică finală (EM) estet) = energia cinetică finală (EK)t).
Dar energia potențială gravitațională și energia cinetică în punctul B? În punctul B, o parte din energia potențială gravitațională este redusă și convertită în energie cinetică. Mai exact, energia cinetică în punctul B = reducerea energiei potențiale gravitaționale dacă se presupune că obiectul cade liber de la o înălțime de 40 de metri. De ce să nu folosim lungimea traiectoriei planului înclinat, ci o înălțime de 40 de metri? Dacă nu înțelegeți acest lucru, ar trebui să studiați materialul despre forțele conservative și relația lor cu energia potențială și legea conservării energiei mecanice.
Viteza schiorului la înălțimea B:
Energia mecanică finală = energia mecanică inițială
Energia cinetică în punctul B = energia potențială gravitațională la o înălțime de 40 de metri
EK = EP
½ mVt2 = mgh
½ vt2 = gh
½ vt2 = (10)(50-10)
½ vt2 = (10)(40)
½ vt2 = 400
vt2 = (2)(400) = 800
vt = √800 = √(2)(400) = 20√² m/s
Răspunsul corect este D.
16. Un obiect se mișcă din punctul A fără viteză inițială. Dacă nu există frecare în timpul mișcării, viteza obiectului în cel mai jos punct este...
A. 8 ms-1
B. 12 ms-1
C. 20 ms-1
D. 24 ms-1
E. 30 ms-1
Pembahasan
Este cunoscut :
Masa obiectului = m
Viteza inițială (vo) = 0
Înălțime (h) = 20 metri
Accelerația gravitațională (g) = 10 m/s2
Întrebat : viteza finală (vt)?
Jawab :
Energie mecanică inițială (EM)1) = energia potențială gravitațională la A (EPA) = mgh = (m)(10)(20) = 200 m
Energie mecanică finală (EM)2) = energie cinetică (EK) = ½ mvt2
Viteza obiectului în punctul cel mai de jos sau viteza finală a obiectului vt)?
Legea conservării energiei mecanice:
EM1 = EM2
200 m = ½ mVt2
200 = ½ vt2
400 = vt2
vt= 20 m / s
Răspunsul corect este C.
Sursa întrebării:
Întrebări de fizică pentru examenul național de liceu/liceu vocațional
