ตัวอย่างคำถามทางธุรกิจ 9 ข้อ
1. มีแรง 20 นิวตันกระทำต่อบล็อกจนกระทั่งบล็อกเคลื่อนที่ไปได้ระยะทาง 2 เมตร งานที่ทำโดยแรง F ต่อบล็อกคือ…
การอภิปราย
เป็นที่รู้จัก :
แรง (F) = 20 นิวตัน
การกระจัด (วินาที) = 2 เมตร
มุม = 0 (ทิศทางของแรงเป็นทิศทางเดียวกับทิศทางของการกระจัด หรือทิศทางของแรงตรงกับทิศทางของการกระจัด ทำให้มุมที่เกิดจากแรงและการกระจัดเป็นศูนย์)
ถาม : ความพยายาม (W)
จาวาบ :
โพสต์:
ถ้าทิศทางของแรงไปในทิศทางเดียวกับทิศทางของการกระจัด ให้คำนวณงานโดยใช้สูตร W = F s โดยไม่ต้องบวกค่า cos Teta.
2. วัตถุชิ้นหนึ่งวางนิ่งอยู่บนพื้นเรียบ มีแรง F = 10 N กระทำต่อวัตถุ ทำให้เกิดมุม 30 องศาo ถ้าวัตถุเคลื่อนที่ไป 1 เมตร แรง F ที่กระทำต่อวัตถุจะทำงานได้เท่าใด
การอภิปราย
เป็นที่รู้จัก :
แรง (F) = 10 นิวตัน
แรงในทิศทางของการเคลื่อนที่ (F)x) = F cos 30o = (10)(0,5√3) = 5√3 นิวตัน
การกระจัด (วินาที) = 1 เมตร
ถาม : ความพยายาม (W) ?
จาวาบ :
W = Fx s = (5√3)(1) = 5√3 จูล
3. วัตถุที่มีมวล 1 กิโลกรัม ตกลงมาอย่างอิสระจากความสูง 2 เมตร ถ้าความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงเท่ากับ 10 เมตร/วินาที²2จงคำนวณหาปริมาณงานที่เกิดจากแรงโน้มถ่วงต่อวัตถุ!
การอภิปราย
เป็นที่รู้จัก :
มวลของวัตถุ (เมตร) = 1 กิโลกรัม
ความสูง (h) = 2 เมตร
ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (g) = 10 m/s²2
ถาม งานที่เกิดจากแรงโน้มถ่วงกระทำต่อวัตถุ (W)
จาวาบ :
ทิศทางของแรงโน้มถ่วงหรือน้ำหนัก (w) อยู่ในแนวตั้งลง และทิศทางของการกระจัดของวัตถุ (s) ก็อยู่ในแนวตั้งลงเช่นกัน ดังนั้นแรงโน้มถ่วงจึงมีทิศทางเดียวกับการกระจัดของวัตถุ
W = F s = wh = mgh
W = (1)(10)(2) = 20 จูล
4. สปริงถูกแขวนไว้ด้วยมวล 1 กิโลกรัม ทำให้สปริงยืดออกได้ 2 เซนติเมตร ถ้าความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงเท่ากับ 10 เมตร/วินาที²2จงหา (ก) ค่าคงที่ของสปริง และ (ข) งานที่สปริงกระทำต่อน้ำหนักบรรทุก
การอภิปราย
เป็นที่รู้จัก :
มวล (ม.) = 1 กก.
ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (g) = 10 m/s²2
ความยาวของสปริงเพิ่มขึ้น (x) = 2 ซม. = 0,02 เมตร
ถาม ค่าคงที่ของสปริงและงานที่ทำโดยแรงของสปริง
จาวาบ :
(ก) ค่าคงที่สปริง
สูตรกฎของฮุค :
F = k x.
กลับสูตรนี้เพื่อคำนวณค่าคงที่สปริง:
k = F / x = w / x = mg / x
k = (1)(10) / 0,02 = 10 / 0,02
k = 500 นิวตัน/เมตร
(ข) งานที่ทำโดยแรงสปริง
W = – ½ kx2
W = – ½ (500)(0,02)2
W = – (250)(0,0004)
W = -0,1 จูล
งานที่แรงสปริงกระทำต่อน้ำหนักบรรทุกมีค่าเป็นลบ เนื่องจากทิศทางของแรงสปริงตรงข้ามกับทิศทางของการเคลื่อนที่ของน้ำหนักบรรทุก
5. กล่องใบหนึ่งวางอยู่บนพื้นและถูกแรงผลักขนาด 10 นิวตันกระทำ ทำให้กล่องเคลื่อนที่ไปได้ระยะทาง 2 เมตร ถ้าแรงผลักมีทิศทางเดียวกับการเคลื่อนที่ของกล่อง และกล่องถูกกระทำด้วยแรงเสียดทานจลน์ขนาด 2 นิวตัน งานทั้งหมดที่กระทำต่อกล่องคือ...
การอภิปราย
เป็นที่รู้จัก :
แรง (F) = 10 นิวตัน
แรงเสียดทานจลน์ (F)k) = 2 นิวตัน
การกระจัด (วินาที) = 2 เมตร
ถาม : ความพยายามทั้งหมด (W)ทั้งหมด)
จาวาบ :
งานที่ทำโดยใช้แรง (F):
W1 = F s cos 0 = (10)(2)(1) = 20 จูล
งานที่ทำโดยแรงเสียดทานจลน์ (F)k):
W2 = ฉk s = (2)(2)(cos 180) = (2)(2)(-1) = -4 จูล
ความพยายามทั้งหมดคือ:
Wทั้งหมด =W1 - ใน2
Wทั้งหมด = 20 - 4
Wทั้งหมด = 16 จูล
6. วัตถุมีมวล 5 กิโลกรัม อยู่สูงจากพื้นผิวโลก 10 เมตร ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงคือ 10 เมตร/วินาที²ปริมาณงานที่ต้องใช้ในการเคลื่อนย้ายวัตถุขึ้นไปที่ความสูง 15 เมตรเหนือพื้นผิวโลกคือ...
ก. . 75 จูล
บี. 250 จูล
C. . 500 จูล
ง. . 750 จูล
1.250 จูล
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
มวลของวัตถุ (เมตร) = 5 กิโลกรัม
ความสูง (h) = 10 เมตร
ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (g) = 10 m/ s²
คำถาม:ต้องใช้แรงเท่าไหร่ในการเคลื่อนย้ายวัตถุขึ้นไปที่ความสูง 15 เมตร
คำตอบ :
แรงที่ใช้ในการเคลื่อนย้ายวัตถุนั้นอย่างน้อยที่สุดต้องเท่ากับแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อวัตถุนั้น
สูตรสำหรับงานที่ทำโดยแรงโน้มถ่วง:
W = wh = mgh
คำอธิบาย: W = แรงพยายาม, w = แรงโน้มถ่วง, h = ความสูง, m = มวล, g = ความเร่งโน้มถ่วง
สูตรสำหรับการคำนวณงานที่ทำคือ:
W = wh = mgh = (5 kg)(10 m/ s² )(10 m) = 500 kg m² / s² = 500 จู ล
คำตอบที่ถูกต้องคือ C.
7. วัตถุมวล 2 กิโลกรัมเคลื่อนที่บนพื้นผิวเรียบด้วยความเร็ว 2 เมตร/วินาทีหลังจากนั้นไม่กี่วินาที วัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 5 เมตร/วินาทีงานที่กระทำต่อวัตถุในช่วงเวลาดังกล่าวคือ…
ก. 4 จูล
ข. 9 จูล
C. 15 จูล
ง. 21 จูล
25 จูล
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
มวลของวัตถุ (เมตร) = 2 กิโลกรัม
ความเร็วเริ่มต้น (v o ) = 2 ms –1
ความเร็วสุดท้าย (v t ) = 5 ms –1
คำถาม:งานที่ทำกับวัตถุในช่วงเวลาดังกล่าวคือเท่าใด
คำตอบ :
ทฤษฎีงาน-พลังงานจลน์กล่าวว่า งานทั้งหมดที่กระทำต่อวัตถุเท่ากับการเปลี่ยนแปลงของพลังงานจลน์ของวัตถุ ในทางคณิตศาสตร์:
W = ΔEK = EK 2 – EK 1 = 1/2 mv t 2 – 1/2 mv o 2 = 1/2 m (v เสื้อ2 – v o 2 ) = 1/2 (2)(5 2 -2 2 ) = (1)(25-4) = 21 จูล
8. โต๊ะตัวหนึ่งมีมวล 10 กิโลกรัม วางอยู่บนพื้นเรียบในตอนเริ่มต้น ถูกผลักเป็นเวลา 3 วินาที และเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงด้วยความเร่ง 2 เมตร/วินาที²ปริมาณงานที่ทำคือ…
ก. 20 จูล
ข. 30 จูล
C. 60 จูล
ง. 180 จูล
360 จูล
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า :
มวล (ม.) = 10 กก.
ความเร็วเริ่มต้น (v o ) = 0 (ในตอนเริ่มต้น โต๊ะอยู่นิ่ง)
ช่วงเวลา (t) = 3 วินาที
ความเร่ง (a) = 2 m/ s²
ถาม : ความพยายาม (W)?
คำตอบ :
ขั้นแรก คำนวณระยะทางที่เดินทางโดยใช้สูตร GLBB:
s = v o t + ½ at 2 = (0)(3) + ½ (2)(3) 2
s = 0 + (1)(9) = 9
งานที่ทำบนโต๊ะ:
W = F s = (ma)(s) = (10)(2)(9) = 180 จูล
คำตอบที่ถูกต้องคือ D.
9. วัตถุที่มีมวล 1,5 กิโลกรัม ถูกผลักขึ้นด้านบนด้วยแรงคงที่ F = 15 นิวตัน บนระนาบเอียงดังแสดงในรูป สมมติว่าความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (g) เท่ากับ 10 ms⁻² และแรงเสียดทานระหว่างวัตถุกับระนาบเอียงเป็นศูนย์ งานทั้งหมดที่กระทำต่อวัตถุคือ…
เอ. 15 จูล
บี. 30 จูล
ซี. 35 จูล
ง. 45 จ.
อี. 50 จูล
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า :
มวลของบล็อก (เมตร) = 1,5 กิโลกรัม
ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (g) = 10 m/ s²
น้ำหนักของบล็อก (w) = mg = (1,5)(10) = 15 นิวตัน
แรงผลัก (F) = 15 นิวตัน
คำถาม : งานทั้งหมดที่ทำบนบล็อก (W) คือเท่าไร?
คำตอบ :
มีแรงสองแรงที่กระทำต่อบล็อก ได้แก่ แรงที่ขนานกับการเคลื่อนที่ของบล็อก ซึ่งก็คือแรงผลัก (F) และน้ำหนักของบล็อกที่ขนานกับพื้นผิวของระนาบเอียง (w x )
งานที่ทำโดยแรงผลักคือ:
W 1 = F s = (15 N)(2 m) = 30 N m = 30 จู ล
งานที่ทำโดยแรงโน้มถ่วง wx:
W 2 = w x s = (w sin 30 o )(2 m) = (15 N)(1/2)(2 m) = 15 N m = 15 จูล
ปริมาณงานทั้งหมดที่ทำในบล็อกนี้:
พลังงาน รวม (W total) = W 1 – W 2 = 30 J – 15 J = 15 จูล
คำตอบที่ถูกต้องคือ A.