Formula lucrului mecanic și teorema energiei cinetice a lucrului mecanic

Exemple de întrebări și formule pentru lucrul mecanic și teorema energiei cinetice a lucrului mecanic

Afaceri

1. Un nepot împinge scaunul cu rotile al bunicii sale într-un parc circular cu o forță de 20 N, raza parcului este de 7 m, cât lucru mecanic depune nepotul pentru 2 rotații?

1. 0 joule
2. 1400 joule
3. 1540 joule
4. 1760 joule

Pembahasan
Formula de afaceri: Lucrul mecanic = Forță x Deplasare
Dacă nepotul împinge scaunul cu rotile de două ori, atât nepotul, cât și scaunul cu rotile se vor întoarce la pozițiile inițiale. Deoarece revenirea la pozițiile inițiale este zero, deplasarea este zero.
Deci efortul depus de nepot este zero.
Răspunsul corect este A.

2. Un om de serviciu împinge un dulap pe podea cu o forță de 350 N. Podeaua exercită o forță de frecare de 70 N. Lucrul mecanic efectuat pentru a deplasa dulapul 6 metri este:

1. 45 J
2. 72 J
3. 1680 J
4. 2580 J

Pembahasan
Se știe că:
Forța de împingere (F) = 350 Newtoni
Forța de frecare (F_beţivan) = 70 Newtoni
Deplasarea dulapului (dulapurilor) = 6 metri
Întrebat: Afaceri (W)
Jawab:
Asupra unui obiect acționează două forțe, și anume forța de împingere (F) și forța de frecare (F)._beţivan).
Forța de împingere este în aceeași direcție ca și deplasarea dulapului, deci forța de împingere efectuează lucru mecanic pozitiv. Invers, forța de frecare este în direcția opusă deplasării dulapului, deci forța de frecare efectuează lucru mecanic negativ.
Lucrul mecanic efectuat de forța de împingere:
W = F s = (350 Newton)(6 metri) = 2100 Newton metri = 2100 Jouli
Lucrul mecanic efectuat de forța de frecare:
W = – (F_beţivan)(s) = – (70 Newton)(6 metri) = – 420 Newton metri = – 420 Jouli
Efort total:
W total = 2100 Jouli – 420 Jouli
W total = 1680 Joule
Răspunsul corect este C.

Teorema energiei cinetice-lucrului mecanic

3. O forță constantă de 8 N acționează asupra unui obiect cu o masă de 16 kg. Dacă obiectul este inițial în repaus, atunci viteza obiectului după ce forța acționează timp de 4 secunde este….

1. 0,5 m / s
2. 2 m / s
3. 4 m / s
4. 8 m / s

Pembahasan
Se știe că:
Forță constantă (F) = 8 Newtoni
Masa obiectului (m) = 16 kg
Viteza inițială a obiectului (v_o) = 0 m/s
Intervalul de timp în care forța acționează asupra obiectului (t) = 4 secunde
Întrebat: Viteza finală a obiectului (v_t)
Jawab:
Lucrul mecanic = Schimbarea energiei cinetice
W = EK final – EK inițial
W = ½ mV_t² – ½ mV_o²
W = ½ mV_t² - 0
W = ½ mV_t² —— Ecuația 1

Lucrul mecanic = Forță x Deplasare
W = Fs
W = 8 s
Folosește formula GLBB pentru a calcula deplasarea (s)
s = v_o t + ½ la²
Descriere: s = deplasare, v_o = viteza inițială, t = timpul, a = accelerația
s = 0 + ½ la² = ½ la² —-> a = (v)_t - v_o) / t = v_t
s = ½ (v_t / t) t²
s = ½ (v_t) t
Înlocuiți deplasarea (s) din ecuația de lucru mecanic cu deplasarea (s) din această ecuație:
W = 8 s
W = 8(1/2)(v_t)(t)
W = (4)(v)_t)(t) —— Ecuația 2

Ecuația 1 = Ecuația 2
W = W
½ mV_t² = (4)(v)_t)(t)
½ mV_t = (4)(t)
½ (16)(v)_t) = 4(4)
8 v_t = 16
v_t = 16 / 8
v_t = 2 metri/secundă
Răspunsul corect este B.

4. Pentru a crește viteza unui obiect la dublul vitezei sale inițiale, este necesar un efort de...

1. de 4 ori energia sa cinetică inițială
2. de 3 ori energia sa cinetică inițială
3. de 2 ori energia sa cinetică inițială
4. de 1 ori energia sa cinetică inițială

Pembahasan
Se știe că:
Presupunem că masa obiectului (m) = 1 kg
Presupunem că viteza inițială (v_o) = 1 m/s
Viteza finală (v_t) = 2 x viteza inițială = 2 x 1 = 2 m/s
Întrebat: Efort = … ?
Jawab:
Energia cinetică inițială:
EK inițial = ½ mv_o² = ½ (1)(1)² = ½ (1)(1) = ½ (1) = 0,5
Energia cinetică finală când viteza obiectului este dublul vitezei sale inițiale:
EK final = ½ mv_t² = ½ (1)(2)² = ½ (4) = 2

Teorema energiei cinetice lucru-lucru:
Lucrul mecanic = Schimbarea energiei cinetice
Lucrul mecanic = Energie cinetică finală – Energie cinetică inițială
Efort = 2 – 0,5
Efort = 1,5

Energie cinetică inițială = 0,5
Efort = 3 x 0,5 = 1,5
Deci, pentru a crește viteza unui obiect de 2 ori viteza sa inițială este nevoie de o cantitate de lucru mecanic de 3 ori energia sa cinetică inițială.
Răspunsul corect este B.

Sursa întrebării:

Întrebări OSN pentru fizică la gimnaziu - Liceu