Zorla yapılan işler – sorunlar ve çözümler

1. Bir kişi, yatay bir yüzey üzerinde 2 m boyunca bir bloğu sabit bir F = 20 N kuvvetiyle çekiyor. F kuvvetinin bloğa uyguladığı işi belirleyin.

Bilinenler:

Kuvvet (F) = 20 N

Yer değiştirme (s) = 2 m

Açı (θ ) = 0

Aranıyor : İş (W)

Çözüm :

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

2. Yatay bir yüzey üzerinde 1 m mesafede bulunan bir kutuya 10 N'luk F kuvveti etki etmektedir. Kuvvet, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi 30 ^° açıyla etki etmektedir. F kuvvetinin yaptığı işi belirleyiniz!

Bilinenler :

Kuvvet (F) = 10 N

Yatay kuvvet (F _x ) = F cos 30 ^o = (10)(0.5√3) = 5√3 N

Yer değiştirme (d) = 1 metre

Aranıyor : İş (W) ?

Çözüm :

W = F _x d = (5√3)(1) = 5√3 Joule

3. Bir cisim 2 m yükseklikten serbest düşüşe geçiyor. Yerçekimi ivmesi 10 m/s² ^{ise ,} yerçekimi kuvvetinin yaptığı işi belirleyiniz!

Bilinenler:

Nesnenin kütlesi (m) = 1 kg

Yükseklik (h) = 2 m

Yerçekimi ivmesi (g) = 10 m/ ^s²

Aranan: Yerçekimi kuvvetinin yaptığı iş (W)

Çözüm :

W = F d = wh = mgh

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

W = iş, F = kuvvet, d = mesafe, w = ağırlık , h = yükseklik, m = kütle, g = yerçekimi ivmesi.

4. 1 kg kütleli bir cisim, 2 cm uzatılmış şekilde bir yaya bağlanmıştır. Yerçekimi ivmesi 10 m/s² ise ^, (a) yay sabitini ve (b) yay kuvvetinin cisim üzerinde yaptığı işi belirleyin.

Bilinenler:

Kütle (m) = 1 kg

Yerçekimi ivmesi (g) = 10 m/ ^s²

Uzama (x) = 2 cm = 0.02 m

Ağırlık (w) = mg = (1 kg)(10 m/s² ⁾ = 10 kg m/s² ⁼ 10 N

Aranan: Yay sabiti ve yay kuvveti tarafından yapılan iş.

Çözüm :

(a) Yay sabiti

Hooke yasasının formülü :

F = k x.

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

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

k = 500 N/m

(b) yay kuvveti tarafından yapılan iş

W = – ½ kx ²

W = – ½ (500)(0.02) ²

W = – (250)(0.0004)

W = -0.1 Joule

Eksi işareti, yay kuvvetinin yönünün cismin yer değiştirmesinin yönünün tersi olduğunu gösterir.

5. Bir kutu, F = 10 N'luk bir kuvvetle 2 m'lik bir yer değiştirme boyunca ivmelendiriliyor. Zemin pürüzlü ve Fk = 2 N'luk bir sürtünme kuvveti uyguluyor. Kutu üzerinde _yapılan net işi belirleyin.

Bilinenler:

Kuvvet (F) = 10 N

Kinetik sürtünme kuvveti (Fk ₎ = 2 N

Yer değiştirme (d) = 2 m

Aranıyor: Ağ (W _net )

Çözüm :

F kuvveti tarafından yapılan iş:

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

Kinetik sürtünme kuvvetinin yaptığı iş (Fk ₎ :

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

Ağ:

_Net W = W ₁ – W ₂

_Net güç = 20 – 4

_Net güç = 16 Joule

6. F kuvvetinin bloğa yaptığı iş nedir?

Bilinenler:

Kuvvet (F) = 12 Newton

Yer değiştirme (d) = 4 metre

Aranıyor: İş (W)

Çözüm :

W = F d = (12 Newton)(4 metre) = 48 N m = 48 Joule

7. Bir bloğa 200 N'luk bir kuvvet uygulanıyor. Bloğun yer değiştirmesi 2 metredir. Bloğa yapılan iş nedir?

Bilinenler:

Kuvvet (F) = 200 Newton

Yer değiştirme (d) = 2 metre

Aranıyor: İş (W)

Çözüm :

Çalışmak :

W = F s

W = (200 Newton)(2 metre)

W = 400 N m

W = 400 Joule

8. Sedan aracın sürücüsü, aracını , kendisinden 10 metre uzaklıkta bulunan kamyonun tam 0.5 metre önüne park etmek istiyor. Sedan aracın yapması gereken iş nedir?

Bilinenler:

Yer değiştirme (d) = 10 metre – 0.5 metre = 9.5 metre

Kuvvet (F) = 50 Newton

Aranıyor: İş (W)

Çözüm :

W = F s

W = (50 Newton)(9.5 metre)

W = 475 N m

W = 475 Joule

9.

Tom ve Jerry'nin arabanın 4 metre hareket etmesi için yaptıkları iş. Tom ve Jerry'nin uyguladığı kuvvetler sırasıyla 50 N ve 70 N'dir.

Bilinenler:

Yer değiştirme (s) = 4 metre

Net kuvvet (F) = 50 Newton + 70 Newton = 120 Newton

Aranıyor: İş (W)

Çözüm :

W = F s = (120 Newton)(4 metre) = 480 N m = 480 Joule

10. Bir sürücü, arabayı 1000 cm kadar hareket ettirecek şekilde çekiyor. Arabaya yapılan iş nedir?

Bilinenler:

Kuvvet (F) = 250 Newton

Yer değiştirme (s) = 1000 cm = 1000/100 metre = 10 metre

Aranıyor: İş (W)

Çözüm :

W = F s = (250 Newton)(10 metre) = 2500 N m = 2500 Joule

11. Aşağıdaki şekle göre, net kuvvetin yaptığı iş 375 Joule ise , cismin yer değiştirmesini belirleyin.

Bilinenler:

İş (W) = 375 Joule

Net kuvvet ( ΣF) = 40 N + 10 N – 25 N = 25 Newton ( sağa doğru )

Aranıyor: Yer Değiştirme ( d )

Çözüm :

İş denklemi:

W = F s

Nesnenin yer değiştirmesi:

d = W / F = 375 Joule / 25 Newton

d = 15 metre

12. Aşağıda belirtilen ve iş yapmayan faaliyetler şunlardır …

A. Bir cismi 10 metre uzağa itin.

B. Araba hareket edene kadar itin.

C. Duvarı itmek

D. Bir kutu çekti.

Çözüm :

İş denklemi:

W = ΣF s

W = iş , F = kuvvet , d = yer değiştirme

Yukarıdaki formüle göre , kuvvet tarafından iş yapılır ve bir yer değiştirme meydana gelir.

Doğru cevap C'dir.

1.3 . Andrew, bir cismi 20 N'luk bir kuvvetle iterek cismin 7 metre yarıçapında dairesel hareket yapmasını sağlıyor. Andrew'un bu dairesel hareketi iki kez tekrarlaması için yaptığı işi belirleyin.

A. 0 Joule

B. 1400 Joule

Yaklaşık 1540 Joule

D. 1760 Joule

Çözüm :

Kişi tekerlekli sandalyeyi iki kez dairesel hareket ettirirse, kişi ve tekerlekli sandalye başlangıç ​​konumuna geri döner; dolayısıyla kişinin yer değiştirmesi sıfırdır.

Yer değiştirme = 0, dolayısıyla iş = 0.

Doğru cevap A.

14. Bir kişi, zemindeki bir cismi 350 N'luk bir kuvvetle itiyor. Zemin 70 N'luk bir sürtünme kuvveti uyguluyor. Kuvvetin cismi 6 metre hareket ettirmek için yaptığı işi belirleyin.

A. 45 J

B. 72 J

C. 1680 J

D. 2580 J

Bilinenler:

İtme kuvveti (F) = 350 Newton

Sürtünme kuvveti (F _fric ) = 70 Newton

Nesnenin yer değiştirmesi (s) = 6 metre

Aranıyor: İş (W)

Çözüm :

Bir cisme etki eden iki kuvvet vardır: itme kuvveti (F) ve sürtünme kuvveti (Ffric ₎ . İtme kuvveti, cismin yer değiştirmesiyle aynı yöndedir çünkü itme kuvveti pozitif bir iş yapar. Öte yandan, sürtünme kuvveti cismin yer değiştirmesiyle zıt yöndedir, bu nedenle sürtünme kuvveti negatif bir iş yapar.

İtme kuvvetiyle yapılan iş:

W = F d = (350 Newton)(6 metre) = 2100 Newton-metre = 2100 Joule

Sürtünme kuvvetinin yaptığı iş:

W = – (F _sürtünmesi )(s) = – (70 Newton)(6 metre) = – 420 Newton-metre = – 420 Joule

Ağ:

Net enerji = 2100 Joule – 420 Joule

Net enerji = 1680 Joule

Doğru cevap C'dir.

15. Bir cisim, 10 Newton'luk sürtünme kuvvetine sahip pürüzlü bir zeminde 14 Newton'luk yatay bir kuvvetle itiliyor. Cismin 8 metre hareket ettirilmesi için yapılan net işi belirleyin.

A. 0.5 Joule

B. 3 Joule

Yaklaşık 32 Joule

D. 192 Joule

Bilinenler:

İtme kuvveti (F) = 14 Newton

Sürtünme kuvveti (F _fric ) = 10 Newton

Nesnenin yer değiştirmesi (d) = 8 metre

Aranıyor: İş (W)

Çözüm :

Bir cisme etki eden iki kuvvet vardır: itme kuvveti (F) ve sürtünme kuvveti (Ffric ₎.

İtme kuvveti, cismin yer değiştirmesiyle aynı yönde olduğundan pozitif iş yapar. Öte yandan, sürtünme kuvveti, cismin yer değiştirmesinin ters yönünde olduğundan negatif iş yapar.

İtme kuvvetiyle yapılan iş:

W = F s = (14 Newton)(8 metre) = 112 Newton metre = 112 Joule

Sürtünme kuvvetinin yaptığı iş:

W = – (F _sürtünme )(s) = – (10 Newton)(8 metre) = – 80 Newton metre = – 80 Joule

Ağ:

Net enerji = 112 Joule – 80 Joule

Net enerji = 32 Joule

Doğru cevap C'dir.

16. Aşağıdaki şekle göre net işi belirleyiniz.

A. 360 Joule

B. 450 Joule

Yaklaşık 600 Joule

D. 750 Joule

Çözüm :

İş = Kuvvet (F) x yer değiştirme (d)

İş = 1. üçgenin alanı + 1. dikdörtgenin alanı + 2. üçgenin alanı

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

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

İş = (20)(3) + 240 + (20)(3)

İş = 60 + 240 + 60

İş = 360 Joule

Doğru cevap A.

17. 60 cm uzunluğunda bir tahta parçası dikey olarak yere saplanmıştır. Tahta parçasına, tahtanın üstünden 40 cm yükseklikten 10 kg'lık bir çekiçle vurulmaktadır. Yerin ortalama direnç kuvveti 2 x 10³ N ve yerçekimi ivmesi 10 m/s² ise , ^tahta parçası ^… vuruştan sonra tamamen yere girecektir.

A. 4

B. 16

C. 28

D. 30

Bilinenler:

Çekiç kütlesi (m) = 10 kg

Yerçekimi ivmesi (g) = 10 m ^/ s²

Çekiç ağırlığı (w) = mg = (10)(10) = 100 kg m/s ²

Çekiç tahtaya vurmadan önceki yer değiştirmesi (d) = 40 cm = 0.4 metre

Ahşabın direnci (F) = 2 x 10³ ^N = 2000 N

Ahşap uzunluğu (s) = 60 cm = 0.6 metre

Aranıyor: Ahşap , ... vuruştan sonra tamamen toprağa girecektir.

Çözüm :

Çekiç 0.4 metre hareket ettiğinde çekiç üzerinde yapılan iş şöyledir:

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

Yerin direnç kuvveti tarafından yapılan iş:

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

Odun, ... vuruştan sonra tamamen toprağın içine girecektir.

1200 Joule / 40 Joule = 30

Doğru cevap D'dir.

[wpdm_package id = '1192 ′]

1. Kuvvetlerle yapılan işler, sorunlar ve çözümler
2. İş-kinetik enerji problemleri ve çözümleri
3. İş-mekanik enerji prensibi problemleri ve çözümleri
4. Yerçekimi potansiyel enerjisi problemleri ve çözümleri
5. Esnek yayların potansiyel enerjisi problemleri ve çözümleri
6. Enerji sorunları ve çözümleri
7. Serbest düşme hareketi için mekanik enerjinin korunumu ilkesinin uygulanması
8. Serbest düşme hareketinde yukarı ve aşağı hareket için mekanik enerjinin korunumu ilkesinin uygulanması
9. Eğri yüzeyde hareket için mekanik enerjinin korunumu ilkesinin uygulanması
10. Eğimli düzlemde hareket için mekanik enerjinin korunumu ilkesinin uygulanması
11. Mermi hareketinde mekanik enerjinin korunumu ilkesinin uygulanması