روش اجرای آزمونک
راستای مثبت و زاویهٔ نیرو با جابهجایی را بنویسید. سپس میان کار یک نیرو، کار خالص، تغییر انرژی جنبشی و انرژی مکانیکی تفاوت بگذارید.
نیروی همجهت کار مثبت، خلافجهت کار منفی و نیروی عمود کار صفر دارد.
۱. کار همجهت
نیروی ثابت ۱۰ N جسم را ۴ m همجهت جابهجا میکند.
پاسخ
W=Fd=10×4=40 J.
۲. کار خلافجهت
اصطکاک ۳ N در جابهجایی ۵ m خلاف حرکت است.
پاسخ
W=−3×5=−15 J.
۳. نیروی عمود
نیروی عمودی سطح بر جابهجایی افقی چه کاری انجام میدهد؟
پاسخ
صفر؛ زاویه ۹۰ درجه و مؤلفهٔ نیرو در راستای جابهجایی صفر است.
۴. انرژی جنبشی
جرم ۲ kg با سرعت ۳ m/s حرکت میکند.
پاسخ
K=1/2 mv²=0.5×2×9=9 J.
۵. قضیهٔ کار–انرژی
کار خالص ۱۲ J است و انرژی جنبشی آغاز ۵ J.
پاسخ
ΔK=Wnet=12 J؛ انرژی جنبشی پایان 17 J.
۶. انرژی پتانسیل گرانشی
جرم ۲ kg، ارتفاع ۵ m و g=10 N/kg است.
پاسخ
U=mgh=2×10×5=100 J نسبت به تراز مرجع انتخابشده.
۷. سقوط بدون اتلاف
جسمی از سکون ۲۰ J انرژی پتانسیل از دست میدهد و اتلاف ناچیز است.
پاسخ
انرژی جنبشی ۲۰ J افزایش مییابد؛ تغییر پتانسیل −۲۰ و تغییر جنبشی +۲۰ J است.
۸. وجود اصطکاک
انرژی پتانسیل ۵۰ J کم و جنبشی فقط ۳۵ J زیاد میشود.
پاسخ
۱۵ J از انرژی مکانیکی کاهش یافته و به شکلهای دیگر انرژی منتقل شده است.
۹. توان متوسط
۶۰ J کار در ۳ s انجام میشود.
پاسخ
P=W/t=60÷3=20 W.
۱۰. خطای سرعت
اگر سرعت دو برابر شود، انرژی جنبشی چند برابر میشود؟
پاسخ
چهار برابر، چون انرژی جنبشی با مربع سرعت متناسب است.
خودتصحیح
| معیار | کنترل |
|---|---|
| جسم | دستگاه و نیروی مورد نظر روشن است؟ |
| جهت | علامت کار با زاویه سازگار است؟ |
| نوع انرژی | جنبشی، پتانسیل و مکانیکی جدا هستند؟ |
| اتلاف | پایستگی فقط با شرایط سؤال به کار رفته؟ |
| واحد | کار و انرژی J و توان W است؟ |
تمرین انتقالی
یک حرکت سهمرحلهای با کار مثبت، صفر و منفی طراحی کنید و تغییر انرژی جنبشی کل و توان متوسط را حساب کنید.