۲۰ امتحان نهایی / مهارت فیزیک
سامانه، نیرو، تغییر

کار و انرژی؛
آغاز و پایان حرکت را به هم وصل کن

روش انرژی زمانی مفید است که حالت آغاز و پایان روشن باشند. سامانه را انتخاب کن، نیروهای بیرونی و تغییرهای انرژی را فهرست کن و رابطه‌ای بساز که داده‌ها را به خواسته وصل کند.

E

سامانه و دو حالت را مشخص کن

جسم یا مجموعهٔ مورد بررسی را نام ببر و وضعیت آغاز و پایان را با مکان، سرعت یا ارتفاع ثبت کن. انتخاب سامانه تعیین می‌کند کدام اثر به صورت کار نیروی بیرونی و کدام به صورت تغییر انرژی داخلی سامانه دیده شود.

نیروها را نسبت به جابه‌جایی بسنج

جهت هر نیرو و زاویهٔ آن با جابه‌جایی را روی شکل مشخص کن. فقط مؤلفهٔ هم‌راستا در محاسبهٔ کار نقش دارد. علامت کار را از اثر نیرو بر حرکت نتیجه بگیر، نه از مثبت یا منفی بودن خود بردار.

دفتر حساب انرژی بساز

انرژی آغازین + انرژی واردشده یا کار بیرونی = انرژی پایانی + انرژی منتقل‌شده

تغییر انرژی جنبشی را با سرعت‌ها بنویس

مقدار آغاز و پایان را جدا حساب و سپس تغییر را با ترتیب «پایانی منهای آغازین» پیدا کن. اگر سرعت برداری است، در انرژی جنبشی اندازهٔ آن را مطابق تعریف به کار ببر.

مرجع انرژی پتانسیل را ثابت نگه دار

سطح مرجع را روی شکل مشخص و ارتفاع دو حالت را نسبت به همان سطح بنویس. در بسیاری از سؤال‌ها تغییر انرژی مهم است؛ انتخاب مرجع متفاوت نباید نتیجهٔ فیزیکی را عوض کند.

پایستگی را فقط با شرطش به کار ببر

پیش از برابرکردن انرژی مکانیکی دو حالت، بررسی کن چه نیروهایی کار می‌کنند و چه تبادل‌هایی وجود دارد. اگر اثر غیرپایستار مطرح است، آن را در رابطهٔ کامل انرژی وارد کن و از حذف بی‌دلیلش پرهیز کن.

کار خالص و کار یک نیرو را جدا کن

سؤال را دقیق بخوان: کار یک نیروی مشخص با مجموع کار همهٔ نیروها یکسان نیست. برای کار خالص، سهم نیروها را جمع یا از رابطهٔ تغییر انرژی جنبشی استفاده کن و دلیل انتخاب را بنویس.

توان را با بازهٔ زمانی یا سرعت پیوند بده

مشخص کن سؤال توان متوسط یا مقدار دیگری می‌خواهد و دادهٔ زمان، کار یا حرکت چگونه به آن مربوط است. واحد را کنترل کن و نتیجه را به نرخ انتقال انرژی تفسیر کن.

جواب را با داستان حرکت کنترل کن

ببین افزایش یا کاهش سرعت و ارتفاع با علامت تغییرهای انرژی سازگار است. برای نمودار از راهنمای نمودار فیزیک و برای نیروها از راهنمای دینامیک کمک بگیر.