สูตรงานและทฤษฎีงาน-พลังงานจลน์

ตัวอย่างคำถามและสูตรเกี่ยวกับงานและทฤษฎีงาน-พลังงานจลน์

ความพยายาม

1. หลานชายเข็นรถเข็นของยายในสวนสาธารณะทรงกลมด้วยแรง 20 นิวตัน โดยรัศมีของสวนสาธารณะคือ 7 เมตร หลานชายทำงานเท่าใดในการหมุน 2 รอบ?

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

การอภิปราย
สูตรธุรกิจ: งาน = แรง x การเคลื่อนที่
ถ้าหลานผลักรถเข็นสองครั้ง ทั้งหลานและรถเข็นจะกลับไปยังตำแหน่งเดิม เนื่องจากระยะเวลาการกลับไปยังตำแหน่งเดิมเป็นศูนย์ ดังนั้นการกระจัดจึงเป็นศูนย์
ดังนั้นหลานชายจึงไม่ได้ทำอะไรเลย
คำตอบที่ถูกต้องคือ A.

2. พนักงานทำความสะอาดผลักตู้ไปบนพื้นด้วยแรง 350 นิวตัน พื้นมีแรงเสียดทาน 70 นิวตัน งานที่ทำเพื่อเคลื่อนย้ายตู้ไป 6 เมตร คือ:

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

การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
แรงผลัก (F) = 350 นิวตัน
แรงเสียดทาน (F)_ปัด) = 70 นิวตัน
การเคลื่อนตัวของตู้ (วินาที) = 6 เมตร
ถาม: ธุรกิจ (W)
คำตอบ :
มีแรงสองแรงที่กระทำต่อวัตถุ ได้แก่ แรงผลัก (F) และแรงเสียดทาน (F)_ปัด).
แรงผลักมีทิศทางเดียวกับการเคลื่อนที่ของตู้ ดังนั้นแรงผลักจึงทำงานในเชิงบวก ในทางกลับกัน แรงเสียดทานมีทิศทางตรงกันข้ามกับการเคลื่อนที่ของตู้ ดังนั้นแรงเสียดทานจึงทำงานในเชิงลบ
งานที่ทำโดยแรงผลัก:
W = F s = (350 นิวตัน)(6 เมตร) = 2100 นิวตันเมตร = 2100 จูล
งานที่ทำโดยแรงเสียดทาน:
W = – (F_ปัด)(s) = – (70 นิวตัน)(6 เมตร) = – 420 นิวตันเมตร = – 420 จูล
ความพยายามทั้งหมด:
พลังงานรวม = 2100 จูล – 420 จูล
พลังงานรวม = 1680 จูล
คำตอบที่ถูกต้องคือ C.

ทฤษฎีงาน-พลังงานจลน์

3. แรงคงที่ขนาด 8 นิวตัน กระทำต่อวัตถุที่มีมวล 16 กิโลกรัม ถ้าวัตถุอยู่นิ่งในตอนเริ่มต้น ความเร็วของวัตถุหลังจากที่แรงกระทำเป็นเวลา 4 วินาที คือ…

1. 0,5 ม./วินาที
2. 2 ม./วินาที
3. 4 ม./วินาที
4. 8 ม./วินาที

การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
แรงคงที่ (F) = 8 นิวตัน
มวลของวัตถุ (เมตร) = 16 กิโลกรัม
ความเร็วเริ่มต้นของวัตถุ (v)_o) = 0 ม./วินาที
ช่วงเวลาที่แรงกระทำต่อวัตถุ (t) = 4 วินาที
ถาม: ความเร็วสุดท้ายของวัตถุ (v)_t)
คำตอบ :
งาน = การเปลี่ยนแปลงพลังงานจลน์
W = EK สุดท้าย – EK เริ่มต้น
W = ½ มิลลิโวลต์_t² – ½ มิลลิโวลต์_o²
W = ½ มิลลิโวลต์_t² - 0
W = ½ มิลลิโวลต์_t² — สมการที่ 1

งาน = แรง x การเคลื่อนที่
W = F s
W = 8 วินาที
ใช้สูตร GLBB ในการคำนวณการกระจัด (วินาที)
ส = ว_o t + ½ ที่²
คำอธิบาย: s = การกระจัด, v_o = ความเร็วเริ่มต้น, t = เวลา, a = ความเร่ง
s = 0 + ½ ที่² = ½ ที่² —-> a = (v_t - v_o) / t = v_t
s = ½ (v_t / t) t²
s = ½ (v_t) NS
แทนที่ค่าการกระจัด (วินาที) ในสมการงานด้วยค่าการกระจัด (วินาที) ในสมการนี้:
W = 8 วินาที
W = 8(1/2)(v_t)(t)
W = (4)(v_t)(t) —— สมการ 2

สมการ 1 = สมการ 2
W = W
½ มิลลิโวลต์_t² = (4)(v_t)(t)
½ มิลลิโวลต์_t = (4)(t)
½ (16)(v_t) = 4(4)
ฮิตวี_t = 16
v_t = 16/8
v_t = 2 เมตร/วินาที
คำตอบที่ถูกต้องคือ B.

4. ในการเพิ่มความเร็วของวัตถุให้เป็นสองเท่าของความเร็วเดิม ต้องใช้ความพยายาม...

1. พลังงานจลน์เพิ่มขึ้นเป็น 4 เท่าของพลังงานจลน์เริ่มต้น
2. พลังงานจลน์เพิ่มขึ้นเป็น 3 เท่าของพลังงานจลน์เริ่มต้น
3. พลังงานจลน์เพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่าของพลังงานจลน์เริ่มต้น
4. พลังงานจลน์เพิ่มขึ้นเป็น 1 เท่าของพลังงานจลน์เริ่มต้น

การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
สมมติว่ามวลของวัตถุ (m) = 1 กิโลกรัม
สมมติว่าความเร็วเริ่มต้น (v)_o) = 1 ม./วินาที
ความเร็วสุดท้าย (v)_t) = 2 x ความเร็วเริ่มต้น = 2 x 1 = 2 เมตร/วินาที
ถาม: ความพยายาม = … ?
คำตอบ :
พลังงานจลน์เริ่มต้น:
ค่า EK เริ่มต้น = ½ มิลลิโวลต์_o² = ½ (1)(1)² = ½ (1)(1) = ½ (1) = 0,5
พลังงานจลน์สุดท้ายเมื่อความเร็วของวัตถุเป็นสองเท่าของความเร็วเดิม:
ค่า EK สุดท้าย = ½ มิลลิโวลต์_t² = ½ (1)(2)² = ½ (4) = 2

ทฤษฎีงาน-พลังงานจลน์:
งาน = การเปลี่ยนแปลงพลังงานจลน์
งาน = พลังงานจลน์สุดท้าย – พลังงานจลน์เริ่มต้น
ความพยายาม = 2 – 0,5
ความพยายาม = 1,5

พลังงานจลน์เริ่มต้น = 0,5
ความพยายาม = 3 x 0,5 = 1,5
ดังนั้น การจะเพิ่มความเร็วของวัตถุให้เป็นสองเท่าของความเร็วเดิม จึงต้องใช้แรงงานจำนวนหนึ่ง พลังงานจลน์เพิ่มขึ้นเป็น 3 เท่าของพลังงานจลน์เริ่มต้น.
คำตอบที่ถูกต้องคือ B.

ที่มาของคำถาม:

คำถามวิชาฟิสิกส์ระดับมัธยมต้นจาก OSN