Kanuni ya Nishati ya Kazi-Kinetiki

Ikiwa nguvu halisi inafanya kazi kwenye kitu, kitu hupata kasi ya juu (kitu hupata uhamishaji). Wakati kitu kinapata kasi ya juu, kasi ya kitu hubadilika. Kwa maneno mengine, kazi inayofanywa na nguvu halisi inahusiana na kasi ya awali na ya mwisho ya kitu.

Kazi inayofanywa kwenye kitu kwa nguvu ya wavu isiyobadilika ni:

W _net = ΣF s

Sheria ya pili ya Newton inasema kwamba ikiwa kuna nguvu halisi inayofanya kazi kwenye kitu, kitu hupata kasi.

W_wavu= (ma) s

Ikiwa nguvu halisi ni thabiti, kasi inayopatikana na kitu pia ni thabiti. Kwa hivyo, tunaweza kubadilisha mlinganyo wa mwendo wa mstari usio sawa kwa kasi (a) na uhamishaji (s).

Kanuni ya 1 ya Nishati ya Kinetiki ya Kazi

Jumuisha mlinganyo wa mwendo wa mstari usio sawa katika mlinganyo wa kazi:

Kanuni ya 2 ya Nishati ya Kinetiki ya Kazi

Maelezo: EK_t= nishati ya mwisho ya kinetiki, EK_o = nishati ya kinetiki ya awali, m = uzito, v_t= kasi ya mwisho, v_o = kasi ya awali

Mlinganyo huu unaunda nadharia ya nishati ya kinetiki ya kazi. Nadharia ya nishati ya kinetiki ya kazi inatufahamisha kwamba kazi halisi au kazi inayofanywa na nguvu halisi kwenye kitu ni sawa na mabadiliko katika nishati ya kinetiki ya kitu. Pia inatufahamisha kwamba nishati ya kinetiki ya kitu ni sawa na kazi halisi inayohitajika ili kuharakisha kitu kutoka hali isiyotulia hadi kusonga kwa kasi fulani, na kinyume chake.

Mfano wa swali la 5: Nadharia ya nishati ya kinetiki ya kazi

Angalia pia Mlinganyo wa darubini

Gari lenye uzito wa kilo 1000 huhama kutoka hali ya kutosimama. Kwa papo hapo, kasi huongezeka hadi mita 10 kwa sekunde. Je, kazi halisi inayofanywa na injini za gari ni kiasi gani?

Suluhisho:

Inayojulikana: m = kilo 1000, v_o = kasi ya awali = 0 m/s (mwanzoni, gari liko katika hali tulivu), v_t = kasi ya mwisho = 10 m/s

Inayohitajika: Mtandao

W_wavu = 1⁄2 m (v_t² - v_o²)

W_wavu= 1⁄2 (1000)(10² - 0²) = (500)(100 – 0) = (500)(100) = Jouli 50,000

1. Kanuni ya Nishati ya Kazi-Kinetiki ni ipi? Kanuni ya Nishati ya Kazi-Kinetiki inasema kwamba kazi halisi inayofanywa kwenye kitu ni sawa na mabadiliko katika nishati yake ya kinetiki. Kihisabati, $W_{n e t} = Δ K E$ , Ambapo $Δ K E$ ni nishati ya mwisho ya kinetiki ukiondoa nishati ya awali ya kinetiki.

2. Kazi inahusianaje na mabadiliko ya kasi ya kitu? Kazi inayofanywa kwenye kitu inaweza kubadilisha kasi yake. Hasa, kazi halisi inayofanywa kwenye kitu ni sawa na mabadiliko katika nishati yake ya kinetiki, na nishati ya kinetiki inahusiana na mraba wa kasi. Kwa hivyo, ikiwa kazi halisi chanya inafanywa kwenye kitu, kasi yake (na kwa hivyo nishati yake ya kinetiki) huongezeka.

3. Ni nini kinachotokea kwa nishati ya kinetiki ya kitu wakati kazi hasi inafanywa juu yake? Wakati kazi hasi inafanywa kwenye kitu, nishati yake ya kinetiki hupungua. Hii inaweza kusababisha kitu kupungua kwa mwendo.

Angalia pia Joto fiche na uwezo wa joto maalum

4. Kanuni ya Nishati ya Kazi-Kinetiki inahusianaje na sheria ya pili ya Newton? Sheria ya pili ya Newton inaelezea jinsi nguvu inavyoathiri mwendo wa kitu, huku kanuni ya Nishati ya Kazi-Kinetiki ikihusisha kazi inayofanywa na nguvu hiyo na mabadiliko ya nishati ya kinetiki. Dhana zote mbili zimeunganishwa kupitia wazo kwamba nguvu zinaweza kubadilisha hali ya mwendo na nishati ya kitu.

5. Je, nishati ya kinetiki ya kitu inaweza kuwa hasi? Hapana, nishati ya kinetiki huwa si hasi kila wakati. Inatolewa na fomula $K E = 1 / 2 m v^{2}$ , ambapo m ni uzito na v ni kasi. Kwa kuwa uzito na mraba wa kasi ni chanya, nishati ya kinetiki pia ni chanya au sifuri.

6. Kanuni ya Nishati ya Kazi-Kinetiki inatumikaje kwa kitu kinachotembea katika njia ya mviringo? Kwa kitu kinachosogea katika njia ya duara kwa kasi isiyobadilika, nishati yake ya kinetiki hubaki bila kubadilika kwani kasi yake haibadiliki. Hata hivyo, mwelekeo wa kasi yake hubadilika kila mara. Ikiwa nguvu za katikati (kama vile mvutano au nguvu ya uvutano) pekee ndizo zinazofanya kazi kwenye kitu hicho, kazi inayofanywa na nguvu hizi ni sifuri kwani hufanya kazi sambamba na mwelekeo wa mwendo. Kwa hivyo, hakuna kazi halisi inayofanywa, na hakuna mabadiliko katika nishati ya kinetiki.

7. Kwa kukosekana kwa nguvu za nje, nishati ya kinetiki ya kitu hubadilikaje? Kwa kukosekana kwa nguvu za nje, hakuna kazi inayofanywa kwenye kitu hicho, kumaanisha kuwa nishati yake ya kinetiki inabaki thabiti. Hii ni dhihirisho la uhifadhi wa nishati.

Angalia pia Mlinganyo wa mzunguko wa capacitor

8. Inamaanisha nini wakati kazi ya mtandao inayofanywa kwenye kitu ni sifuri? Wakati kazi halisi inayofanywa kwenye kitu ni sifuri, inamaanisha nishati ya kinetiki ya kitu haijabadilika. Kitu hicho bado kinaweza kuwa kikisogea, lakini kasi yake inabaki kuwa sawa.

9. Je, kitu kinaweza kuwa na nishati ya kinetiki hata kama hakuna kazi iliyofanywa juu yake? Ndiyo, kitu kinaweza kuwa na nishati ya kinetiki bila kazi yoyote kufanywa juu yake kwa muda fulani. Kwa mfano, kitu ambacho tayari kiko katika mwendo katika anga za nje (mbali na miili ya uvutano) kitahifadhi nishati yake ya kinetiki na kuendelea kusonga kwa kasi isiyobadilika, hata kama hakuna nguvu za nje zinazokitenda.

10. Kazi inayofanywa na nguvu zisizo za kihafidhina huathirije nishati ya kinetiki ya kitu? Kazi inayofanywa na nguvu zisizo za kihafidhina inaweza kuongeza au kupunguza nishati ya kinetiki ya kitu, kulingana na mwelekeo na ukubwa wa nguvu inayohusiana na mwendo wa kitu. Kwa mfano, msuguano, nguvu isiyo ya kihafidhina, kwa kawaida hufanya kazi hasi, na hivyo kupunguza nishati ya kinetiki ya kitu.