Formula za delo in izrek o delu in kinetični energiji

Primeri vprašanj in formul za delo in izrek o delu in kinetični energiji

Usaha

1. Vnuk potiska babičin invalidski voziček v krožnem parku s silo 20 N, polmer parka je 7 m, koliko dela opravi vnuk za 2 obrata?

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

Razprava
Poslovna formula: Delo = Sila x Premik
Če vnuk dvakrat potisne invalidski voziček, se bosta tako vnuk kot invalidski voziček vrnila v prvotni položaj. Ker je vrnitev v prvotni položaj nič, je tudi premik nič.
Torej je trud, ki ga je vložil vnuk, ničen.
Pravilen odgovor je A.

2. Hišnik potiska omaro po tleh s silo 350 N. Tla izvajajo silo trenja 70 N. Delo, opravljeno za premikanje omare za 6 metrov, je:

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

Razprava
Znano je, da:
Potisna sila (F) = 350 Newtonov
Sila trenja (F_povlecite) = 70 Newtonov
Premik omare (s) = 6 metrov
Vprašano: Poslovanje (Z)
Odgovor:
Na predmet delujeta dve sili, in sicer potisna sila (F) in sila trenja (F)._povlecite).
Potisna sila je v isti smeri kot premik omare, zato potisna sila opravlja pozitivno delo. Nasprotno pa je sila trenja v nasprotni smeri od premika omare, zato sila trenja opravlja negativno delo.
Delo, ki ga opravi potisna sila:
W = F s = (350 Newtonov)(6 metre) = 2100 Newton metrov = 2100 Joulov
Delo, ki ga opravi sila trenja:
Š = – (F_povlecite)(s) = – (70 Newtonov)(6 metrov) = – 420 Newton metrov = – 420 Joulov
Skupni napor:
Skupaj W = 2100 Joulov – 420 Joulov
Skupaj W = 1680 Joulov
Pravilen odgovor je C.

Izrek o delu in kinetični energiji

3. Na predmet z maso 16 kg deluje konstantna sila 8 N. Če predmet sprva miruje, je hitrost predmeta po 4 sekundah delovanja sile ...

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

Razprava
Znano je, da:
Konstantna sila (F) = 8 Newtonov
Masa predmeta (m) = 16 kg
Začetna hitrost objekta (v_o) = 0 m/s
Časovni interval, v katerem sila deluje na predmet (t) = 4 sekunde
Vprašano: Končna hitrost objekta (v_t)
Odgovor:
Delo = Sprememba kinetične energije
W = končni EK – začetni EK
W = ½ mV_t² – ½ mV_o²
W = ½ mV_t² - 0
W = ½ mV_t² —— Enačba 1

Delo = Sila x Premik
Š = F s
Š = 8 s
Za izračun premika (s) uporabite formulo GLBB
s = v_o t + ½ pri²
Opis: s = premik, v_o = začetna hitrost, t = čas, a = pospešek
s = 0 + ½ pri² = ½ pri² —-> a = (v_t - v_o) / t = v_t
s = ½ (v_t / t) t²
s = ½ (v_t) t
Premik (s) v enačbi dela nadomestite s premikom (s) v tej enačbi:
Š = 8 s
W = 8(1/2)(v)_t)(t)
W = (4)(v)_t)(t) —— Enačba 2

Enačba 1 = Enačba 2
Š = Š
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 metra/sekundo
Pravilen odgovor je B.

4. Da bi hitrost predmeta dvakrat povečali glede na prvotno hitrost, je potreben napor ...

1. 4-kratnik njegove začetne kinetične energije
2. 3-kratnik njegove začetne kinetične energije
3. 2-kratnik njegove začetne kinetične energije
4. 1-kratnik njegove začetne kinetične energije

Razprava
Znano je, da:
Predpostavimo, da je masa predmeta (m) = 1 kg
Predpostavimo začetno hitrost (v_o) = 1 m/s
Končna hitrost (v_t) = 2 x začetna hitrost = 2 x 1 = 2 m/s
Vprašano: Napor = … ?
Odgovor:
Začetna kinetična energija:
Začetni EK = ½ mv_o² = ½ (1)(1)² = ½ (1)(1) = ½ (1) = 0,5
Končna kinetična energija, ko je hitrost telesa dvakrat večja od prvotne hitrosti:
Končni EK = ½ mv_t² = ½ (1)(2)² = ½ (4) = 2

Izrek o delu in kinetični energiji:
Delo = Sprememba kinetične energije
Delo = Končna kinetična energija – Začetna kinetična energija
Napor = 2 – 0,5
Napor = 1,5

Začetna kinetična energija = 0,5
Napor = 3 x 0,5 = 1,5
Torej, da se hitrost predmeta podvoji glede na prvotno hitrost, je potrebno določeno delo. 3-kratnik njegove začetne kinetične energije.
Pravilen odgovor je B.

Vir vprašanja:

Vprašanja OSN za fiziko v nižji srednji šoli