1. O persoană trage un bloc pe o distanță de 2 m de-a lungul unei suprafețe orizontale cu o forță constantă F = 20 N. Determinați lucrul mecanic efectuat de forța F care acționează asupra blocului.
Cunoscut:
Forța (F) = 20 N
Deplasare (s) = 2 m
Unghiul (θ ) = 0
Se caută : Muncă (S)
soluţie:
W = F d cos θ = (20)(2)(cos 0) = (20)(2)(1) = 40 Jouli
2. O forță F = 10 N acționează asupra unei cutii de 1 m de-a lungul unei suprafețe orizontale. Forța acționează la un unghi de 30 ° , așa cum se arată în figura de mai jos. Determinați lucrul mecanic efectuat de forța F!
Cunoscut :
Forța (F) = 10 N
Forța orizontală (Fx ) = F cos 30o = (10)(0.5√3) = 5√3 N
Deplasare (d) = 1 metru
Caut : Loc de muncă (S)?
Soluție :
W = F x d = (5√3)(1) = 5√3 Jouli
3. Un corp cade liber din repaus, de la o înălțime de 2 m. Dacă accelerația gravitațională este de 10 m/s² , determinați lucrul mecanic efectuat de forța gravitațională!
Cunoscut:
Masa obiectului (m) = 1 kg
Înălțime (h) = 2 m
Accelerația gravitațională (g) = 10 m/ s²
Cerut: Lucrul mecanic efectuat de forța gravitațională (W)
soluţie:
W = F d = wh = mgh
W = (1)(10)(2) = 20 Jouli
W = lucrul mecanic, F = forță, d = distanță, w = greutate , h = înălțime, m = masă, g = accelerația gravitațională.
4. Un obiect de 1 kg este atașat la un arc, astfel încât acesta este alungit cu 2 cm. Dacă accelerația gravitațională este de 10 m/s² , determinați (a) constanta arcului (b) lucrul mecanic efectuat de forța arcului asupra obiectului
Cunoscut:
Masa (m) = 1 kg
Accelerația gravitațională (g) = 10 m/ s²
Alungire (x) = 2 cm = 0.02 m
Greutate (w) = mg = (1 kg)(10 m/s² ) = 10 kg m/ s² = 10 N
Cerut: Constanta elastică și lucrul mecanic efectuat de forța elastică
soluţie:
(a) Constanta elastică
Formula legii lui Hooke :
F = kx.
k = F / x = w / x = mg / x
k = (1)(10) / 0.02 = 10 / 0.02
k = 500 N/m
(b) lucrul mecanic efectuat de forța arcului
W = – ½ kx²
W = – ½ (500)(0.02) 2
W = – (250)(0.0004)
W = -0.1 Joule
Semnul minus indică faptul că direcția forței arcului este opusă direcției de deplasare a obiectului.
5. O forță F = 10 N accelerează o cutie pe o deplasare de 2 m. Podeaua este rugoasă și exercită o forță de frecare F k = 2 N. Determinați lucrul mecanic net efectuat asupra cutiei.
Cunoscut:
Forța (F) = 10 N
Forța de frecare cinetică (Fk ) = 2 N
Deplasarea (d) = 2 m
Caut: Rețea (W net )
soluţie:
Lucrul mecanic efectuat de forța F:
W 1 = F d cos 0 = (10)(2)(1) = 20 Jouli
Lucrul mecanic efectuat de forța de frecare cinetică (Fk ) :
W² = Fkd = (2)(2)(cos 180) = (2)(2)(-1) = -4 Jouli
Reţea:
W net = W 1 – W 2
W net = 20 – 4
W net = 16 Joule
6. Care este lucrul mecanic efectuat de forța F asupra blocului?
Cunoscut:
Forță (F) = 12 Newtoni
Deplasare (d) = 4 metri
Se caută: Muncă (C)
soluţie:
W = F d = (12 Newton)(4 metri) = 48 N m = 48 Jouli
7. Un bloc este împins de o forță de 200 N. Deplasarea blocului este de 2 metri. Care este lucrul mecanic efectuat asupra blocului?
Cunoscut:
Forță (F) = 200 Newtoni
Deplasare (d) = 2 metri
Se caută: Muncă (C)
soluţie:
Munca:
W = Fs
W = (200 Newtoni)(2 metri)
W = 400 N m
W = 400 Joule
8. Șoferul sedanului dorește să-și parcheze mașina la exact 0.5 m în fața camionului, care se află la 10 m de poziția sedanului. Ce lucru mecanic este necesar pentru sedan?
Cunoscut:
Deplasare (d) = 10 metri – 0.5 metri = 9.5 metri
Forță (F) = 50 Newtoni
Se caută: Muncă (S)
soluţie:
W = Fs
W = (50 Newtoni)(9.5 metri)
W = 475 N m
W = 475 Joule
9.
Lucrul mecanic depus de Tom și Jerry pentru ca mașina să se poată deplasa până la 4 metri. Forțele exercitate de Tom și Jerry sunt de 50 N și 70 N.
Cunoscut:
Deplasare (s) = 4 metri
Forța netă (F) = 50 newtoni + 70 newtoni = 120 newtoni
Se caută: Muncă (C)
soluţie:
W = F s = (120 Newton)(4 metri) = 480 N m = 480 Jouli
10. Un șofer trage o mașină astfel încât mașina se deplasează până la 1000 cm. Ce lucru mecanic este efectuat asupra mașinii?
Cunoscut:
Forță (F) = 250 Newtoni
Deplasare (s) = 1000 cm = 1000/100 metri = 10 metri
Se caută: Muncă (S)
soluţie:
W = F s = (250 Newton)(10 metri) = 2500 N m = 2500 Jouli
11. Pe baza figurii de mai jos, dacă lucrul mecanic efectuat de forța netă este de 375 jouli, determinați deplasarea obiectului.
Cunoscut:
Lucru mecanic (W) = 375 Joule
Forța netă ( ΣF) = 40 N + 10 N – 25 N = 25 Newtoni ( spre dreapta )
Se caută: Deplasare ( d )
soluţie:
Ecuația lucrului mecanic:
W = Fs
Deplasarea obiectului:
d = W / F = 375 Jouli / 25 Newtoni
d = 15 metri s²
12. Activitățile de mai jos care nu generează muncă sunt …
A. Împingeți un obiect până la 10 metri
B. Împingeți o mașină până când se mișcă
C. Împinge un perete
D. A tras o cutie
soluţie:
Ecuația lucrului mecanic:
W = ΣFs
W = lucru mecanic , F = forță , d = deplasare
Pe baza formulei de mai sus, lucrul mecanic este efectuat de forță și există o deplasare.
Raspunsul corect este C.
1 3. Andrew împinge un obiect cu o forță de 20 N, astfel încât obiectul se mișcă într-o mișcare circulară cu o rază de 7 metri. Determinați lucrul mecanic efectuat de Andrew pentru o mișcare circulară de două ori mai mare.
A. 0 Joule
B. 1400 Joule
C. 1540 Joule
D. 1760 Joule
soluţie:
Dacă persoana împinge scaunul cu rotile de două ori pe rând, atunci persoana și scaunul cu rotile revin la poziția inițială, deci deplasarea persoanei este zero.
Deplasarea = 0, deci lucrul mecanic = 0.
Răspunsul corect este A.
14. Cineva împinge un obiect pe podea cu o forță de 350 N. Podeaua exercită o forță de frecare de 70 N. Determinați lucrul mecanic efectuat de forță pentru a deplasa obiectul până la 6 metri.
A. 45 J
B. 72 J
C. 1680 J
D. 2580 J
Cunoscut:
Forța de împingere (F) = 350 newtoni
Forța de frecare (F fric ) = 70 newtoni
Deplasarea obiectului (obiectelor) = 6 metri
Se caută: Muncă (C)
soluţie:
Există două forțe care acționează asupra obiectului, forța de împingere (F) și forța de frecare (F fric ). Forța de împingere are aceeași direcție ca și deplasarea obiectului, deoarece forța de împingere efectuează un lucru mecanic pozitiv. Într-o altă ipoteză, forța de frecare are direcția opusă, odată cu deplasarea obiectului, astfel încât forța de frecare efectuează un lucru mecanic negativ.
Lucrul mecanic efectuat de forța de împingere:
W = F d = (350 Newton)(6 metri) = 2100 Newton-metri = 2100 Jouli
Lucrul mecanic efectuat de forța de frecare:
W = – (F fric )(s) = – (70 Newton)(6 metri) = – 420 Newton-metri = – 420 Jouli
Rețeaua:
W net = 2100 Jouli – 420 Jouli
W net = 1680 Joule
Raspunsul corect este C.
15. Un obiect este împins de o forță orizontală de 14 newtoni pe o suprafață rugoasă cu o forță de frecare de 10 newtoni. Determinați lucrul mecanic net necesar pentru deplasarea obiectului până la o distanță de 8 metri.
A. 0.5 Joule
B. 3 Joule
C. 32 Joule
D. 192 Joule
Cunoscut:
Forța de împingere (F) = 14 Newtoni
Forța de frecare (F fric ) = 10 newtoni
Deplasarea obiectului (d) = 8 metri
Se caută: Muncă (C)
soluţie:
Există două forțe care acționează asupra unui obiect: forța de împingere (F) și forța de frecare (Ffric ).
Forța de împingere are aceeași direcție ca și deplasarea obiectului, astfel încât forța de împingere efectuează un lucru mecanic pozitiv. Într-o altă perspectivă, forța de frecare are direcția opusă deplasării obiectului, astfel încât forța de frecare efectuează un lucru mecanic negativ.
Lucrul mecanic efectuat de forța de împingere:
W = F s = (14 Newton)(8 metri) = 112 Newton metri = 112 Jouli
Lucrul mecanic efectuat de forța de frecare:
W = – (F fric )(s) = – (10 Newton)(8 metri) = – 80 Newton metri = – 80 Jouli
Rețeaua:
W net = 112 Jouli – 80 Jouli
W net = 32 Joule
Raspunsul corect este C.
16. Determinați lucrul net pe baza figurii de mai jos.
A. 360 Joule
B. 450 Joule
C. 600 Joule
D. 750 Joule
soluţie:
Lucrul mecanic = Forța (F) x deplasarea (d)
Lucru = Aria triunghiului 1 + aria dreptunghiului + aria triunghiului 2
Work = 1/2(40-0)(3-0) + (40-0)(9-3) + 1/2(40-0)(12-9)
Lucru = 1/2(40)(3) + (40)(6) + 1/2(40)(3)
Lucru = (20)(3) + 240 + (20)(3)
Muncă = 60 + 240 + 60
Lucru mecanic = 360 Joule
Răspunsul corect este A.
17. O bucată de lemn cu o lungime de 60 cm este înfiptă vertical în pământ. Lemnul este lovit cu un ciocan de 10 kg de la o înălțime de 40 cm deasupra vârfului lemnului. Dacă forța de rezistență medie a solului este de 2 x 10³ N și accelerația gravitațională este de 10 m/s² , atunci lemnul va intra complet în pământ după... lovituri.
A. 4
B. 16
C. 28
D. 30
Cunoscut:
Masa ciocanului (m) = 10 kg
Accelerația gravitațională (g) = 10 m / s²
Greutatea ciocanului (w) = mg = (10)(10) = 100 kg m/ s²
Deplasarea ciocanului înainte de a lovi lemnul (d) = 40 cm = 0.4 metri
Rezistența lemnului (F) = 2 x 10³ N = 2000 N
Lungimea lemnului (s) = 60 cm = 0.6 metri
Se caută: Lemnul va intra complet în pământ după... lovituri.
soluţie:
Lucrul mecanic efectuat asupra ciocanului când acesta se mișcă până la 0.4 metri este:
W = F d = ws = (100 N)(0.4 m) = 40 Nm = 40 Jouli
Lucrul mecanic efectuat de forța de rezistență a solului:
W = F d = (2000 N)(0.6 m) = 1200 Nm = 1200 Jouli
Lemnul va intra complet în pământ după... lovituri.
1200 Jouli / 40 Jouli = 30
Raspunsul corect este D.
[wpdm_package id = '1192 ′]
- Lucrul mecanic efectuat de forță - probleme și soluții
- Probleme și soluții ale energiei cinetice de lucru
- Probleme și soluții ale principiului energiei mecanice-lucru
- Probleme și soluții ale energiei potențiale gravitaționale
- Probleme și soluții privind energia potențială a arcurilor elastice
- Probleme și soluții pentru energie electrică
- Aplicarea conservării energiei mecanice pentru mișcarea de cădere liberă
- Aplicarea conservării energiei mecanice pentru mișcarea ascendentă și descendentă în cădere liberă
- Aplicarea conservării energiei mecanice pentru mișcarea pe o suprafață curbă
- Aplicarea principiului conservării energiei mecanice pentru mișcarea pe un plan înclinat
- Aplicarea conservării energiei mecanice pentru mișcarea proiectilului
