Práca vykonaná silou – problémy a riešenia

1. Osoba ťahá blok 2 m pozdĺž vodorovnej plochy konštantnou silou F = 20 N. Určte práca vykonaná silou F pôsobiaca na blok.

Známe:

Sila (F) = 20 N

Výtlak (s) = 2 m

Uhol (θ) = 0

Hľadáme Práca (W)

riešenie:

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

2. Sila F = 10 N pôsobí na debnu vo vzdialenosti 1 m pozdĺž vodorovnej plochy. Sila pôsobí pod uhlom 30^o uhol, ako je znázornené na obrázku nižšie. Určte prácu vykonanú silou F!

známy :

Sila (F) = 10 N

Horizontálna sila (F_x) = F cos 30^o = (10)(0.5√3) = 5√3 N

Posun (d) = 1 meter

Hľadáme Práca (W) ?

Riešenie :

W = F_x d = (5√3)(1) = 5√3 joule

3. Teleso voľne padá z pokoja z výšky 2 m. Ak zrýchlenie spôsobené gravitáciou je 10 m/s², určiť prácu vykonanú gravitačná sila!

Známe:

Objekty hmota (m) = 1 kg

Výška (v) = 2 m

Zrýchlenie v dôsledku gravitácie (g) = 10 m/s²

Hľadaný: Práca vykonaná gravitačnou silou (W)

riešenie:

Š = F d = wh = mgh

W = (1)(10)(2) = 20 Joulov

W = práca, F = sila, d = vzdialenosť, w = hmotnosť, h = výška, m ​​= hmotnosť, g = gravitačné zrýchlenie.

4. Teleso s hmotnosťou 1 kg je pripevnené k pružine, takže sa predĺži o 2 cm. Ak je gravitačné zrýchlenie 10 m/s², určte (a) konštantu pružiny (b) prácu vykonanú silou pružiny na telese

Známe:

Hmotnosť (m) = 1 kg

Zrýchlenie v dôsledku gravitácie (g) = 10 m/s²

Predĺženie (x) = 2 cm = 0.02 m

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

Hľadaný: Pružinová konštanta a práca vykonaná silou pružiny

riešenie:

(a) Konštanta pružiny

Vzorec Hookeov zákon :

F = k x.

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

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

k = 500 N/m

b) práca vykonaná silou pružiny

Š = – ½ kx²

W = – ½ (500)(0.02)²

W = – (250)(0.0004)

W = -0.1 Joula

Znamienko mínus označuje, že smer pôsobenia sily pružiny je opačný ako smer posunutia objektu.

5. Sila F = 10 N zrýchľuje debnu o posunutie 2 m. Podlaha je drsná a pôsobí trecia sila F_k = 2 N. Určte čistú prácu vykonanú na debne.

Známe:

Sila (F) = 10 N

Sila kinetického trenia (F_k) = 2 N

Výtlak (d) = 2 m

Hľadaný: Sieť (W)_sieť)

riešenie:

Práca vykonaná silou F:

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

Práca vykonaná silou kinetického trenia (F_k):

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

Sieť:

W_sieť =W₁ - W₂

W_sieť = 20 - 4

W_sieť = 2 376 000 joulov

6Akú prácu vykoná sila F na kvádri.

Známe:

Sila (F) = 12 Newtonov

Posun (d) = 4 metre

Hľadá sa: Práca (W)

riešenie:

W = F d = (12 Newtonov)(4 metre) = 48 N m = 48 Joulov

7Na blok pôsobí sila 200 N. Posun bloku je 2 metre. Aká je práca vykonaná na bloku?

Známe:

Sila (F) = 200 Newtonov

Posun (d) = 2 metre

Hľadá sa: Práca (W)

riešenie:

Práca:

W = F s

W = (200 Newtonov)(2 metre)

W = 400 Nm

W = 400 Joulov

8. Vodič sedanu chce zaparkovať svoje auto presne 0.5 m pred nákladným autom, ktoré je vzdialené 10 m od polohy sedanu. Akú prácu musí sedan vykonať?

Známe:

Posun (d) = 10 metrov – 0.5 metra = 9.5 metra

Sila (F) = 50 Newtonov

Hľadaný: Práca (W)

riešenie:

W = F s

W = (50 Newtonov)(9.5 metre)

W = 475 Nm

W = 475 Joulov

9.

Práca, ktorú vykonajú Tom a Jerry, aby sa auto mohlo posunúť až o 4 metre. Sily, ktorými pôsobia Tom a Jerry, sú 50 N a 70 N.

Známe:

Posun (s) = 4 metre

Čistá sila (F) = 50 Newtonov + 70 Newtonov = 120 Newtonov

Hľadá sa: Práca (W)

riešenie:

W = F s = (120 Newtonov)(4 metre) = 480 N m = 480 Joulov

10Vodič ťahá auto tak, že sa auto posunie až o 1000 cm. Aká je práca vykonaná na aute?

Známe:

Sila (F) = 250 Newtonov

Výtlak (s) = 1000 cm = 1000/100 metrov = 10 metrov

Hľadaný: Práca (W)

riešenie:

W = F s = (250 Newtonov)(10 metre) = 2500 N m = 2500 Joulov

11. Na základe obrázku nižšie, ak je práca vykonaná čistou silou 375 joulov, určiť posunutie objektu.

Známe:

práca (W) = 375 Joulov

Čistá sila (ΣF) = 40 N + 10 N – 25 N = 25 Newtonov (doprava)

Hľadaný: Výtlak (d)

riešenie:

Rovnica práce:

W = F s

Posun objektu:

d = W / F = 375 Joulov / 25 Newtonov

d = 15 metrovs

12. Nižšie uvedené aktivityvysoký nerob práca is ...

A. Zatlačte predmet až do vzdialenosti 10 metrov

B. Tlačte auto, kým sa nepohne

C. Zatlačte na stenu

D. Vytiahol krabicu

riešenie:

Rovnica práce:

W = ΣF s

W= práca, F = pevnosť, d = výtlak

BNa základe vyššie uvedeného vzorca sa vykonáva práca sily a dochádza k posunutiu.

Správna odpoveď je C.

13Andrej tlačí na predmet silou 20 N tak, že sa predmet pohybuje po kruhu s polomerom 7 metrov. Určte prácu, ktorú Andrej vykonal dvakrát. Kruhový pohyb.

A. 158 400 joulov

B. 950 400 joulov

C. 5 860 800 joulov

D. 9 504 000 joulov

riešenie:

Ak osoba tlačí invalidný vozík po dvoch kruhových pohyboch sa osoba aj invalidný vozík vrátia do pôvodnej polohy, takže posunutie osoby je nulové.

Posun = 0, takže práca = 0.

Správna odpoveď je A.

14Niekto tlačí predmet na podlahu silou 350 N. Podlaha pôsobí trecou silou 70 N. Určte prácu, ktorú vykoná sila na presun predmetu o vzdialenosť 6 metrov.

A. 45 J

B. 72 J

Cca 14 400 J

D. 52 800 J

Známe:

Sila tlaku (F) = 350 Newtonov

Trecia sila (F_fric) = 70 Newtona

Posun objektu (s) = 6 metrov

Hľadá sa: Práca (W)

riešenie:

Na objekt pôsobia dve sily, tlačná sila (F) a trecia sila (F_fric). Tlačná sila má rovnaký smer ako posunutie telesa, pretože tlačná sila vykonáva kladnú prácu. Na druhej strane, trecia sila má opačný smer ako posunutie telesa, takže trecia sila vykonáva zápornú prácu.

Práca vykonaná tlačnou silou:

W = F d = (350 Newtonov)(6 metrov) = 2100 Newtonov metrov = 2100 Joulov

Práca vykonaná trecou silou:

W = – (F_fric)(s) = – (70 Newtonov)(6 metrov) = – 420 Newtonov metrov = – 420 Joulov

Sieť:

W netto = 2100 joulov – 420 joulov

W netto = 1680 joulov

Správna odpoveď je C.

15Predmet je tlačený horizontálnou silou 14 Newtonov na drsnú podlahu s trecou silou 10 Newtonov. Určte čistú prácu pri presunutí predmetu do vzdialenosti 8 metrov.

A. 158 400 joulov

B. 950 400 joulov

C. 5 860 800 joulov

D. 9 504 000 joulov

Známe:

Tlačná sila (F) = 14 Newtonov

Trecia sila (F_fric) = 10 Newtona

Posun objektu (d) = 8 metrov

Hľadá sa: Práca (W)

riešenie:

Na objekt pôsobia dve sily, tlačná sila (F) a trecia sila (F_fric).

Tlačná sila má rovnaký smer ako posunutie telesa, takže tlačná sila vykonáva kladnú prácu. Na druhej strane, trecia sila má opačný smer ako posunutie telesa, takže trecia sila vykonáva zápornú prácu.

Práca vykonaná tlačnou silou:

W = F s = (14 Newtonov)(8 metrov) = 112 Newtonov metrov = 112 Joulov

Práca vykonaná trecou silou:

W = – (F_fric)(s) = – (10 Newtonov)(8 metrov) = – 80 Newtonov metrov = – 80 Joulov

Sieť:

W netto = 112 joulov – 80 joulov

W netto = 32 joulov

Správna odpoveď je C.

16Určte čistú prácu na základe obrázku nižšie.

A. 158 400 joulov

B. 950 400 joulov

C. 5 860 800 joulov

D. 9 504 000 joulov

riešenie:

Práca = Sila (F) x posunutie (d)

Práca = Plocha trojuholníka 1 + plocha obdĺžnika + plocha trojuholníka 2

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

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

Práca = (20)(3) + 240 + (20)(3)

Práca = 60 + 240 + 60

Práca = 360 Joulov

Správna odpoveď je A.

17. Kus dreva s dĺžkou 60 cm je vertikálne zatknutý do zeme. Do dreva sa udiera kladivom s hmotnosťou 10 kg z výšky 40 cm nad vrchom dreva. Ak je priemerná sila odporu zeme 2 x 10³ N a gravitačné zrýchlenie je 10 m/s², potom drevo po… úderoch úplne vojde do zeme.

A. 4

B. 16

C. 28

D. 30

Známe:

Hmotnosť kladiva (m) = 10 kg

Zrýchlenie v dôsledku gravitácie (g) = 10 m/s²

Hmotnosť kladiva (w) = mg = (10)(10) = 100 kg m/s²

Zdvih kladiva pred úderom do dreva (d) = 40 cm = 0.4 metra

Odpor dreva (F) = 2 x 10³ N = 2000N

Dĺžka dreva (s) = 60 cm = 0.6 metra

Hľadaný: TDrevo sa po... úderoch úplne zanorí do zeme.

riešenie:

Práca vykonaná na kladive, keď sa kladivo posunie o 0.4 metra, je:

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

Práca vykonaná odporovou silou zeme:

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

TDrevo sa po... úderoch úplne zanorí do zeme.

1200 joulov / 40 joulov = 30

Správna odpoveď je D.

[wpdm_package id='1192']

1. Práca vykonaná silou, problémy a riešenia
2. Problémy s kinetickou energiou práce a ich riešenia
3. Problémy a riešenia princípov práce a mechanickej energie
4. Problémy s gravitačnou potenciálnou energiou a ich riešenia
5. Potenciálna energia problémov s elastickými pružinami a ich riešenia
6. Problémy s napájaním a ich riešenia
7. Aplikácia zachovania mechanickej energie pre voľný pád
8. Aplikácia zachovania mechanickej energie pre pohyb hore a dole pri voľnom páde
9. Aplikácia zákona zachovania mechanickej energie na pohyb po krivej ploche
10. Aplikácia zákona zachovania mechanickej energie na pohyb po naklonenej rovine
11. Aplikácia zachovania mechanickej energie na pohyb projektilu