ڪوشش ۽ توانائي

جيڪڏهن توهان ٽيبل جي مٿاڇري تي هڪ ڪتاب کي ڌڪو ڏيو جيستائين ڪتاب حرڪت نه ڪري ته پوءِ توهان ڪندا ڪاروبار ڪتاب ۾. جيڪڏهن ڪا شيءِ زمين جي مٿاڇري تي ڪري ٿي ڇاڪاڻ ته اها زمين جي ڪشش ثقل جي قوت سان ڇڪي ويندي آهي، ته پوءِ زمين جي ڪشش ثقل قوت ان شيءِ تي ڪم ڪري ٿي. ان جي برعڪس، جيڪڏهن توهان ڪنهن شيءِ کي پنهنجي پوري طاقت سان ڌڪو ڏيو ٿا جيستائين توهان پسيني ۾ ٻڏي نه وڃو پر جيڪڏهن شيءِ حرڪت نه ڪري ته پوءِ توهان ان شيءِ تي ڪو به ڪم نه ڪيو آهي. روزمره جي زندگي ۾، ٻيا ماڻهو چون ٿا ته توهان ڪوشش ڪئي آهي يا سخت محنت ڪئي آهي شيءِ کي ڌڪڻ جي، پر مطابق فزڪس، توهان شئي تي ڪو به ڪم نه ڪندا آهيو ڇاڪاڻ ته شئي کي بي گھرڻ جو تجربو نه ٿيندو آهي.

Usaha pada sebuah benda bisa dilakukan oleh gaya konstan (besar dan arah gaya selalu tetap) atau gaya tidak konstan (besar dan arah gaya selalu berubah-ubah). Contoh gaya yang besar dan arahnya konstan adalah gaya gravitasi yang bekerja pada suatu benda ketika benda berada di dekat permukaan bumi. Ketika sebuah benda jatuh bebas di dekat permukaan bumi, besar dan arah percepatan jatuh bebas benda konstan karena besar dan arah gaya gravitasi yang mempercepat benda tersebut konstan. Contoh gaya yang besarnya tidak konstan (arah gaya konstan) adalah gaya pegas. Jika anda meregangkan pegas, semakin besar pertambahan panjang pegas, semakin kuat anda menariknya. Besar gaya yang dikerjakan pada pegas tidak konstan seiring meregangnya pegas. Contoh lain adalah ketika sebuah roket bergerak ke luar angkasa atau kembali ke permukaan bumi. Ketika roket sedang bergerak, besar gaya gravitasi yang bekerja pada roket berubah dengan berbanding terbalik terhadap kuadrat jarak dari pusat bumi.

Secara matematis, usaha yang dilakukan oleh sebuah gaya konstan pada sebuah benda didefinisikan sebagai hasil kali perpindahan dengan gaya atau komponen gaya yang searah dengan perpindahan benda.

Usaha yang dilakukan oleh gaya tidak konstan seperti gaya pegas tidak bisa dihitung menggunakan rumus usaha oleh gaya konstan. Apabila pegas diregangkan, ketika pegas semakin regang, gaya tarik yang yang diperlukan untuk meregangkan pegas juga semakin besar. Demikian juga sebaliknya jika pegas ditekan, ketika pegas semakin rapat, gaya dorong yang diperlukan juga semakin besar. Selama pegas ditekan atau diregangkan, gaya pegas berubah dari 0 (x = 0) hingga maksimum (F = k x) maka gaya pegas dihitung menggunakan rata-rata.

مسئلن جو مثال

1. 2018 قومي امتحان جا سوال

Balok massanya m berada pada bidang datar licin. Balok dalam keadaan diam di posisi (1) dan ditarik oleh gaya F sampai di posisi (2) dalam selang waktu t seperti gambar.

Dengan memvariasikan massa dan gaya diperoleh data:

Dari tabel di atas, usaha yang dilakukan benda dari yang terbesar ke yang terkecil adalah…

بحث مباحثو

اهو معلوم آهي:

شروعاتي رفتار (v_o) = 0

پڇيو:

جواب:

Rumus usaha:

W = F s ………. Rumus 1

Rumus GLBB :

س = وي_o ٽي + 1/2 تي²

s = 1/2 a t²

Substitusikan ke rumus 1

W = F (1/2 a t²) ………. Rumus 2

Rumus gaya:

ف = ما

a = F / m

Substitusikan ke rumus 2

W = 0,5 F (F/m) t²

W = 0,5 (F²/m) t² .......... Rumus 3

Gunakan rumus 3 untuk menghitung usaha.

1) W = 0,5 (F²/m) t² = 0,5 (3²/12)(4²) = (0,5)(9/12)(16) = (9/12) 8 = 6

2) W = 0,5 (F²/m) t² = 0,5 (4²/16)(3²) = (0,5)(16/16)(9) = (1) 4,5 = 4,5

3) W = 0,5 (F²/m) t² = 0,5 (5²/20)(2²) = (0,5)(25/20)(4) = (1,25) 2 = 2,5

4) W = 0,5 (F²/m) t² = 0,5 (6²/24)(1²) = (0,5)(36/24)(1) = (1,5) 0,5 = 0,75

Usaha yang dilakukan benda dari yang terbesar ke yang terkecil adalah 1, 2, 3, 4.

2. سينئر هاءِ اسڪول/ووڪيشنل هاءِ اسڪول لاءِ 2017 جي ​​قومي امتحان جا سوال

Sebuah peti yang bermassa 6 kg sedang meluncur dengan kecepatan 8 m.s^-1 pada bidang miring kasar dengan sudut kemiringan α terhadap bidang datar. Jika gaya gesek yang bekerja pada peti 5 N dan tan α = 3/4, maka gaya F yang harus diberikan untuk menghentikan peti sampai dasar bidang miring adalah…

الف. 15 ن

ب. 25 ن

سي. 45 ن

ڊي. 55 ن

اي. 69,4 ن

بحث مباحثو

اهو معلوم آهي ته:

Massa peti (m) = 6 kg

ڪشش ثقل جي ڪري تيزي (g) = 10 m/s²

Kecepatan awal peti (v_o) = 8 ميٽر/سيڪنڊ

Kecepatan akhir peti (v_t) = 0 m/s (peti harus berhenti sebelum sampai di dasar bidang miring)

رگڙ قوت (ايف) _{سوائپ ڪريو}) = 5 ن

Tangen α = sisi depan / sisi bawah = 3/4

Sisi miring = 5 meter

پڇيو: F

جواب:

Teorema usaha-energi mekanik :

Usaha yang dilakukan gaya tak konservatif = perubahan energi mekanik

Usaha yang dilakukan gaya tak konservatif = perubahan energi kinetik dan potensial.

Ada dua gaya tak konservatif yakni gaya gesek kinetis dan gaya F.

Usaha yang dilakukan gaya gesek kinetis pada peti :

W = -(F_ges)(s) = -(5)(5) = -25

Negatif karena arah gaya gesek berlawanan dengan arah gerak peti.

Usaha yang dilakukan gaya F :

W = (F)(s) = (F)(5) = -5F

Negatif karena arah gaya F berlawanan dengan arah gerak peti.

Perubahan energi kinetik :

Δاي ڪي = 1/2 ميٽر (وي_t² -v_o²) = 1/2 (6)(0² - 8²) = (3)(0-64) = (3)(-64) = -192

Perubahan energi potensial gravitasi :

ΔEP = m g h = (6)(10)(-3) = -180

h negatif karena posisi akhir di bawah posisi awal

Teorema usaha-energi mekanik :

W_nc = ΔEM

W_ges + ڊبليو_F = ΔEP + ΔEK

-25 – 5F = -180 -192

-25 – 5F = -372

-5F = -372 + 25

-5F = – 347

F = -347 / -5

ايف = 69,4 نيوٽن

صحيح جواب اي آهي.

3. سينئر هاءِ اسڪول/ووڪيشنل هاءِ اسڪول لاءِ 2017 جي ​​قومي امتحان جا سوال

Balok 10 kg meluncur turun dari titik A melintasi B dan berhenti di titik C seperti ditunjukkan oleh gambar. Koefisien gesek kinetik antara balok dan bidang kasar adalah 0,2, maka panjang lintasan A-B-C adalah…

الف. 250 سينٽي ميٽر

ب. 200 سينٽي ميٽر

سي. 150 سينٽي ميٽر

ڊي. 100 سينٽي ميٽر

اي. 80 سينٽي ميٽر

بحث مباحثو

اهو معلوم آهي ته:

بلاڪ جو وزن (ميٽر) = 10 ڪلوگرام

ڪشش ثقل جي ڪري تيزي (g) = 10 m/s²

Berat balok (w) = m g = (10 kg)(10 m/s²) = 100 نيوٽن

Ketinggian bidang miring (h) = 30 cm = 0,3 meter

Panjang lintasan bidang miring (s) = 50 cm = 0,5 meter

Koefisien gesek kinetik (μ_k) = 0,2

Gaya gesek kinetik (f_k) = μ_k اين = μ_k w = (0,2)(100 ن) = 20 ن

پڇيو: Panjang lintasan A-B-C

جواب:

Tinjau gerakan benda dari titik A-B.

Energi mekanik awal di titik A = energi potensial gravitasi = m g h = (10)(10)(0,3) = (10)(3) = 30 Joule

Energi mekanik akhir di titik B = energi kinetik

مشيني توانائي جي تحفظ جو قانون:

شروعاتي مشيني توانائي = آخري مشيني توانائي

30 Joule = Energi kinetik

Jadi energi kinetik di titik B = 30 Joule.

Tinjau gerakan benda dari titik B-C.

Teorema usaha-energi mekanik menyatakan bahwa usaha yang dilakukan oleh gaya tak konservatif sama dengan perubahan energi mekanik benda. Perubahan energi mekanik = energi mekanik akhir – energi mekanik awal. Secara matematis :

W_NC = ΔEM

W_NC = اي ايم₂ - اي ايم₁

Benda terletak di bidang datar sehingga energi potensial gravitasi bernilai nol. Energi mekanik (EM) = energi kinetik (EK).

Energi kinetik awal (EK₁) = energi kinetik di titik B = 30 Joule

Energi kinetik akhir (EK₂) = energi kinetik di titik C = 0 (balok berhenti).

Usaha yang dilakukan oleh gaya tak konservatif dari B-C adalah usaha yang dilakukan oleh gaya gesek kinetik.

W_NC = – ف_k s = – 20 s

Jadi

W_NC = اي ڪي₂ - اي ڪي₁

– 20 s = 0 - 30

– 20 سيڪنڊ = – 30

20 سيڪنڊ = 30

s = 30/20 = 3/2 = 1,5 meter = 1,5 x 100 cm = 150 cm.

Panjang lintasan A-B-C = 50 cm + 150 cm = 200 cm.

صحيح جواب ب آهي.

4. 2014/2015 SMA/MA فزڪس نيشنل امتحان سوال نمبر 8

Perhatikan gambar berikut ini! Balok meluncur di bidang miring yang kasar dengan koefisien gesekan 0,4. Jika جي = 10 ملي سيڪنڊ^-2 maka kecepatan balok saat menyentuh dasar bidang miring adalah…

ايڪس اين ايڪسڪس√5 ايم ايس^-1

بي√7 ايم ايس^-1

C. 2√14 ايم ايس^-1

D. 2√19 ايم ايس^-1

اي. 2√23 ايم ايس^-1

بحث مباحثو

Sambil lihat gambar di bawah

اهو معلوم آهي ته:

شروعاتي اوچائي (h_o) = 6 ميٽر

آخري اوچائي (h_t) = 0 ميٽر

شروعاتي رفتار (v_o) = 0 (pada mulanya balok diam)

حرڪتي رگڙ جو ڳوڙهو (μ_k) = 0,4 (balok meluncur sehingga koefisien gesekan kinetis, bukan koefisien gesekan statis)

ڪشش ثقل جي ڪري تيزي (g) = 10 ms سيڪنڊ^-2

cos θ = bawah/miring = 8/10

Komponen berat pada arah vertikal = w_y = w ڪوس θ = ملي گرام ڪوس θ = م (10)(8/10) = م (10)(4/5) = م (40/5) = 8 ميٽر

Gaya normal = N = w_y = 8 م

Gaya gesek kinetis = f_k = μ_k اين = μ_k w_y = (0,4)(8 ميٽر) = 3,2 ميٽر

پڇيو: آخري رفتار (v_t)

جواب:

Teorema usaha-energi mekanik menyatakan bahwa usaha yang dilakukan oleh gaya tak konservatif pada suatu benda sama dengan perubahan energi mekanik benda tersebut. Contoh gaya tak konservatif adalah gaya gesek kinetis.

W_nc = ΔEM

W_nc = Δاي ڪي + ΔEP

معلومات:

W_nc = Usaha oleh gaya non konservatif, ΔEM = Perubahan energi mekanik, ΔEK = Perubahan energi kinetik, ΔEP = Perubahan energi potensial.

Perubahan energi kinetik :

Δاي ڪي = 1/2 ميٽر (وي_t² -v_o²) = 1/2 ميٽر (وي_t² - 0) = 1/2 ايم وي_t²

Perubahan energi potensial :

Δاي پي = ايم جي (ايڇ_t - ايڇ_o) = م (10)(0-6) = م (10)(-6) = – 60 ميٽر

حرڪتي رگڙ ذريعي ڪيل ڪم:

Wnc = – f_k س = – (3,2 ميٽر)(10) = – 32 ميٽر

Bertanda negatif karena gaya gesek kinetis melakukan usaha negatif, di mana arah gaya gesek kinetis (ke atas) berlawanan dengan arah perpindahan benda (ke bawah).

Hitung kecepatan akhir (v_t):

Wnc = Δاي ڪي + ΔEP

- 32 م = 1/2 ايم وي_t² - 60 م

- 32 م = م (1/2 وي_t² â € "60)

- 32 = 1/2 وي_t² - 60

- 32 + 60 = 1/2 وي_t²

28 = 1/2 وي_t²

2 (28) = وي_t²

56 = وي_t²

v_t = -4.14

v_t = 2√14 ايم ايس^-1

صحيح جواب سي آهي.

5. 2014/2015 SMA/MA فزڪس نيشنل امتحان سوال نمبر 8

پاسي واري تصوير ڏسو!

Balok meluncur menuruni bidang miring yang kasar, sampai di kaki bidang miring dengan kecepatan 10 ms^-1. Jika gaya gesekan yang bekerja 2 N dan g = 10 ms^-2, maka nilai h adalah ….

الف. 10 ميٽر

ب. 8 ميٽر

سي. 6 ميٽر

ڊي. 4 ميٽر

اوڀر. 2 ميٽر

بحث مباحثو

اهو معلوم آهي ته:

بلاڪ جو وزن (ميٽر) = 1 ڪلوگرام

شروعاتي رفتار (v_o) = 0 (pada mulanya balok diam)

آخري رفتار (v_t) = 10 ملي سيڪنڊ^-1

شروعاتي اوچائي (h_o) = ايڇ

آخري اوچائي (h_t) = 0

حرڪتي رگڙ قوت (f_k) = 2 ن

Percepatan gravitasi (g) = 10 ms^-2

پڇيو: Ketinggian (h)

جواب:

حرڪتي رگڙ ذريعي ڪيل ڪم:

Wnc = – f_k س = – (2))(15) = – 30

Bertanda negatif karena gaya gesek kinetis melakukan usaha negatif, di mana arah gaya gesek kinetis (ke atas) berlawanan dengan arah perpindahan benda (ke bawah).

Perubahan energi kinetik :

Δاي ڪي = 1/2 ميٽر (وي_t² -v_o²) = 1/2 (1)(10² - 0) = 1/2 (10²) = 1/2 (100) = 50

Perubahan energi potensial :

Δاي پي = ايم جي (ايڇ_t - ايڇ_o) = (1)(10)(0-h) = (10)(-h) = -10 ڪلاڪ

Rumus teorema usaha-energi mekanik :

Wnc = Δاي ڪي + ΔEP

– 30 = 50 – 10 ڪلاڪ

10 ڪلاڪ = 50 + 30

10 ڪلاڪ = 80

ايڇ = 80/10

ايڇ = 8 ميٽر

صحيح جواب ب آهي.