Kazi inayofanywa kwa nguvu - matatizo na suluhisho

1. Mtu huvuta kitalu mita 2 kando ya uso mlalo kwa nguvu isiyobadilika F = 20 N. Amua kazi iliyofanywa kwa nguvu F ikitenda kwenye kitalu.

Inajulikana:

Nguvu (F) = 20 N

Makazi (ma) = mita 2

Pembe (θ ) = 0

Inayohitajika : Kazi (W)

Suluhisho:

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

2. Nguvu F = 10 N ikitenda kazi kwenye kisanduku cha mita 1 kando ya uso mlalo. Nguvu hufanya kazi kwa pembe ya ^o 30 kama inavyoonyeshwa kwenye mchoro hapa chini. Amua kazi iliyofanywa kwa nguvu F!

Inayojulikana :

Nguvu (F) = 10 N

Nguvu ya mlalo (F _x ) = F cos 30 ^o = (10)(0.5√3) = 5√3 N

Kuhama (d) = mita 1

Unataka : Kazi (W)?

Suluhisho :

W = F _x d = (5√3)(1) = 5√3 Jouli

3. Mwili huanguka kwa uhuru kutoka kwenye mapumziko, kutoka urefu wa mita 2. Ikiwa kasi kutokana na uvutano ni 10 m/s ² , amua kazi inayofanywa na nguvu ya uvutano!

Inajulikana:

Uzito wa kitu (m) = kilo 1

Urefu (h) = mita 2

Kuongeza kasi kutokana na mvuto (g) = 10 m/s ²

Inayohitajika: Kazi iliyofanywa kwa nguvu ya uvutano (W)

Suluhisho:

W = F d = wh = mgh

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

W = kazi, F = nguvu, d = umbali, w = uzito , h = urefu, m ​​= uzito, g = kasi kutokana na mvuto.

4. Kitu cha kilo 1 kimeunganishwa kwenye chemchemi hivyo hurefushwa sentimita 2. Ikiwa kasi kutokana na uvutano ni mita 10/s ^, tambua (a) kigezo cha chemchemi (b) kazi inayofanywa kwa nguvu ya chemchemi kwenye kitu hicho

Inajulikana:

Uzito (m) = kilo 1

Kuongeza kasi kutokana na mvuto (g) = 10 m/s ²

Urefu (x) = 2 cm = 0.02 m

Uzito (w) = mg = (kilo 1)(10 m/s ² ) = kilo 10 m/s ² = 10 N

Inayohitajika: Kipindi cha majira ya kuchipua na kazi inayofanywa na nguvu ya majira ya kuchipua

Suluhisho:

(a) Kigezo cha majira ya kuchipua

Fomula ya sheria ya Hooke :

F = k x.

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

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

k = 500 N/m

(b) kazi inayofanywa na kikosi cha chemchemi

W = – ½ kx ²

W = – ½ (500)(0.02) ²

W = – (250)(0.0004)

W = -0.1 Jouli

Ishara ya minus inaonyesha kwamba mwelekeo wa nguvu ya chemchemi uko kinyume na mwelekeo wa uhamishaji wa kitu.

5. Nguvu F = 10 N huharakisha kisanduku juu ya uhamaji wa mita 2. Sakafu ni mbaya na hutoa nguvu ya msuguano F _k = 2 N. Tambua kazi ya wavu iliyofanywa kwenye kisanduku.

Inajulikana:

Nguvu (F) = 10 N

Nguvu ya msuguano wa kinetiki (F _k ) = 2 N

Kuhama (d) = 2 m

Inayohitajika: Mtandao (W _wavu )

Suluhisho:

Kazi iliyofanywa kwa nguvu F:

W ₁ = F d cos 0 = (10)(2)(1) = Jouli 20

Kazi inayofanywa kwa nguvu ya msuguano wa kinetiki (F _k ):

W ₂ = F _k d = (2)(2)(cos 180) = (2)(2)(-1) = -4 Jouli

Mtandao:

W _wavu = W ₁ – W ₂

W _net = 20 - 4

W _net = 16 Joule

6. Ni kazi gani inayofanywa kwa nguvu F kwenye kizuizi?

Inajulikana:

Nguvu (F) = 12 Newton

Kuhama (d) = mita 4

Inayohitajika: Kazi (W)

Suluhisho:

W = F d = (12 Newton)(mita 4) = 48 N m = 48 Jouli

7. Kizuizi husukumwa kwa nguvu ya 200 N. Uhamaji wa kizuizi ni mita 2. Kazi gani inafanywa kwenye kizuizi?

Inajulikana:

Nguvu (F) = 200 Newton

Kuhama (d) = mita 2

Inayohitajika: Kazi (W)

Suluhisho:

Kazi:

W = F s

W = (200 Newton)(mita 2)

W = 400 N m

W = Jouli 400

8. Dereva wa sedan anataka kuegesha gari lake mita 0.5 mbele ya lori ambalo liko mita 10 kutoka mahali ambapo sedan ipo. Je, sedan inahitaji kazi gani?

Inajulikana:

Kuhama (d) = mita 10 - mita 0.5 = mita 9.5

Nguvu (F) = 50 Newton

Inayohitajika: Kazi (W)

Suluhisho:

W = F s

W = (50 Newton)(mita 9.5)

W = 475 N m

W = Jouli 475

9.

Kazi iliyofanywa na Tom na Jerry ili gari liweze kusogea hadi mita 4. Nguvu zinazoendeshwa na Tom na Jerry ni 50 N na 70 N.

Inajulikana:

Makazi (ma) = mita 4

Nguvu halisi (F) = Newton 50 + Newton 70 = Newton 120

Inayohitajika: Kazi (W)

Suluhisho:

W = F s = (120 Newton)(mita 4) = 480 N m = 480 Jouli

10. Dereva anavuta gari ili gari lisogee hadi sentimita 1000. Je, kazi gani inafanywa kwenye gari?

Inajulikana:

Nguvu (F) = 250 Newton

Makazi (ma) = 1000 cm = 1000/mita 100 = mita 10

Inayohitajika: Kazi (W)

Suluhisho:

W = F s = (250 Newton)(mita 10) = 2500 N m = 2500 Jouli

11. Kulingana na mchoro ulio hapa chini, ikiwa kazi inayofanywa kwa nguvu halisi ni Jouli 375, tambua uhamishaji wa kitu.

Inajulikana:

Kazi (W) = 375 Joule

Nguvu halisi ( ΣF) = 40 N + 10 N - 25 N = Newtons 25 ( kulia )

Anayetakiwa: Kuhama ( d )

Suluhisho:

Mlinganyo wa kazi:

W = F s

Uhamishaji wa kitu:

d = W / F = Jouli 375 / Newton 25

d = mita 15 kwa sekunde

12. Shughuli zilizo hapa chini ambazo hazifanyi kazi ni …

A. Sukuma kitu hadi mita 10

B. Sukuma gari hadi liende

C. Sukuma ukuta

D. Nilivuta sanduku

Suluhisho:

Mlinganyo wa kazi:

W = ΣF s

W = kazi , F = nguvu , d = uhamisho

Kulingana na fomula iliyo hapo juu, kazi hufanywa kwa nguvu na kuna uhamisho.

Jibu sahihi ni C.

1 3. Andrew anasukuma kitu kwa nguvu ya 20 N ili kitu hicho kisogee kwa mwendo wa duara na kipenyo cha mita 7. Amua kazi iliyofanywa na Andrew kwa mwendo wa duara mara mbili.

A. Joule 0

B. 1400 Joule

C. 1540 Joule

D. Jouli 1760

Suluhisho:

Ikiwa mtu atasukuma kiti cha magurudumu kwa mwendo wa duara mara mbili basi mtu huyo na kiti cha magurudumu hurudi kwenye nafasi yake ya awali, kwa hivyo kuhama kwa mtu huyo ni sifuri.

Kuhama = 0 kwa hivyo kazi = 0.

Jibu sahihi ni A.

14. Mtu anasukuma kitu sakafuni kwa nguvu ya 350 N. Sakafu ina nguvu ya msuguano ya 70 N. Amua kazi iliyofanywa kwa nguvu ili kusogeza kitu hadi mita 6.

A. 45 J

B. 72 J

C. 1680 J

D. 2580 J

Inajulikana:

Nguvu ya kusukuma (F) = 350 Newtons

Nguvu ya msuguano (F _fric ) = 70 Newton

Kuhamishwa kwa kitu = mita 6

Inayohitajika: Kazi (W)

Suluhisho:

Kuna nguvu mbili zinazofanya kazi kwenye kitu, nguvu ya kusukuma (F) na nguvu ya msuguano (F _fric ). Nguvu ya kusukuma ina mwelekeo sawa na uhamishaji wa kitu kwa sababu nguvu ya kusukuma hufanya kazi chanya. Kwa upande mwingine, nguvu ya msuguano ina mwelekeo kinyume na uhamishaji wa kitu ili nguvu ya msuguano ifanye kazi hasi.

Kazi inayofanywa kwa nguvu ya kusukuma:

W = F d = (350 Newton)(mita 6) = 2100 Newton-mita = 2100 Jouli

Kazi inayofanywa kwa nguvu ya msuguano:

W = – (F _fric )(s) = – (70 Newton)(mita 6) = – 420 Newton-mita = – 420 Jouli

Mtandao:

W wavu = Jouli 2100 – Jouli 420

W net = 1680 Joule

Jibu sahihi ni C.

15. Kitu husukumwa na nguvu ya mlalo ya Newton 14 kwenye sakafu mbaya yenye nguvu ya msuguano ya Newton 10. Amua kazi halisi ya kusogeza kitu hadi mita 8.

A. Joule 0.5

B. 3 Joule

C. 32 Joule

D. Jouli 192

Inajulikana:

Nguvu ya kusukuma (F) = 14 Newton

Nguvu ya msuguano (F _fric ) = 10 Newton

Kuhamishwa kwa kitu (d) = mita 8

Inayohitajika: Kazi (W)

Suluhisho:

Kuna nguvu mbili zinazofanya kazi kwenye kitu, nguvu ya kusukuma (F) na nguvu ya msuguano (F _fric ).

Nguvu ya kusukuma ina mwelekeo sawa na uhamishaji wa kitu ili nguvu ya kusukuma ifanye kazi chanya. Kwa upande mwingine, nguvu ya msuguano ina mwelekeo kinyume na uhamishaji wa kitu ili nguvu ya msuguano ifanye kazi hasi.

Kazi inayofanywa kwa nguvu ya kusukuma:

W = F s = (14 Newton)(mita 8) = 112 Mita Newton = 112 Jouli

Kazi inayofanywa kwa nguvu ya msuguano:

W = – (F _fric )(s) = – (10 Newton)(mita 8) = – 80 Mita Newton = – 80 Jouli

Mtandao:

W wavu = Jouli 112 – Jouli 80

W net = 32 Joule

Jibu sahihi ni C.

16. Amua kazi ya mtandao kulingana na mchoro ulio hapa chini.

A. Joule 360

B. 450 Joule

C. 600 Joule

D. Jouli 750

Suluhisho:

Kazi = Nguvu (F) x uhamisho (d)

Kazi = Eneo la pembetatu 1 + eneo la mstatili + eneo la pembetatu 2

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

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

Kazi = (20)(3) + 240 + (20)(3)

Kazi = 60 + 240 + 60

Kazi = Joule 360

Jibu sahihi ni A.

17. Kipande cha mbao chenye urefu wa sentimita 60 kimechomekwa wima ardhini. Mbao hupigwa kwa nyundo ya kilo 10 kutoka urefu wa sentimita 40 juu ya juu ya mbao. Ikiwa wastani wa nguvu ya upinzani wa ardhi ni 2 x 10 3 ^N na kasi kutokana na uvutano ni 10 m/s ² , basi mbao itaingia kabisa ardhini baada ya… kupigwa.

A. 4

B. 16

C. 28

D 30

Inajulikana:

Uzito wa nyundo (m) = kilo 10

Kuongeza kasi kutokana na uvutano (g) = 10 m/ s ²

Uzito wa nyundo (w) = mg = (10)(10) = 100 kg m/s ²

Kuhamisha nyundo kabla ya kugonga mbao (d) = 40 cm = mita 0.4

Upinzani wa mbao (F) = 2 x 10 ³ N = 2000 N

Urefu wa mbao = 60 cm = mita 0.6

Inayohitajika: Mbao itaingia kabisa ardhini baada ya… kugongwa.

Suluhisho:

Kazi iliyofanywa kwenye nyundo wakati nyundo inaposogea hadi mita 0.4 ni:

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

Kazi inayofanywa na nguvu ya upinzani ya ardhi:

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

Mbao itaingia kabisa ardhini baada ya… kugongwa.

Jouli 1200 / Jouli 40 = 30

Jibu sahihi ni D.

[kitambulisho_cha_kifurushi cha wpdm='1192′]

1. Kazi inayofanywa kwa matatizo na suluhisho za nguvu
2. Matatizo na suluhisho za nishati ya kinetiki ya kazi
3. Matatizo na suluhisho za kanuni za nishati ya kazi-mitambo
4. Matatizo na suluhisho za nishati zinazoweza kutokea kutokana na uvutano
5. Nishati inayowezekana ya matatizo na suluhisho za chemchemi zinazonyumbulika
6. Matatizo na suluhisho za umeme
7. Matumizi ya uhifadhi wa nishati ya mitambo kwa mwendo wa kuanguka huru
8. Matumizi ya uhifadhi wa nishati ya mitambo kwa mwendo wa juu na chini katika mwendo wa kuanguka huru
9. Matumizi ya uhifadhi wa nishati ya mitambo kwa mwendo kwenye uso wa mkunjo
10. Matumizi ya uhifadhi wa nishati ya mitambo kwa mwendo kwenye ndege iliyoinama
11. Matumizi ya uhifadhi wa nishati ya mitambo kwa mwendo wa projectile