۲۰ امتحان نهایی / فیزیک · انرژی
سامانه، دو حالت، اتلاف

انرژی مکانیکی؛
اگر اصطکاک کار می‌کند، تغییر آن را در حساب وارد کن

برابرنوشتن انرژی مکانیکی آغاز و پایان فقط وقتی معتبر است که شرایط پایستگی برقرار باشد. پیش از انتخاب رابطه، سامانه و نیروهای مؤثر را مشخص کن و اثر اصطکاک یا نیروی بیرونی را در تراز انرژی بنویس.

Ei→Ef

سامانه را پیش از نوشتن انرژی انتخاب کن

مشخص کن جسم، زمین، فنر یا ترکیبی از آن‌ها در سامانه قرار دارد. همین انتخاب تعیین می‌کند اثر گرانش یا فنر به صورت انرژی پتانسیل دیده شود یا کار نیروی بیرونی.

دو حالت را روی شکل علامت بزن

حالت آغاز و پایان را با سرعت، ارتفاع و تغییر طول فنر شناسنامه‌دار کن. اطلاعات میان مسیر را فقط وقتی وارد کن که برای کار نیروی وابسته به مسیر لازم باشد.

دفتر تراز انرژی

انرژی مکانیکی آغازین + کار عامل‌های بیرونی یا غیرپایستار = انرژی مکانیکی پایانی

انرژی‌های صفر را با دلیل حذف کن

اگر جسم در یک حالت ساکن است یا سطح مرجع از همان نقطه می‌گذرد، مقدار مربوط ممکن است صفر شود. کنار هر حذف دلیل کوتاه بنویس؛ صفرکردن هم‌زمان ارتفاع دو نقطهٔ متفاوت یا سرعت متحرک، رابطه را خراب می‌کند.

سطح مرجع را در تمام مسئله ثابت نگه دار

یک سطح برای انرژی پتانسیل گرانشی انتخاب و ارتفاع همهٔ حالت‌ها را نسبت به همان سطح ثبت کن. تغییر مرجع مجاز است، اما نباید در میانهٔ محاسبه بدون هماهنگی عوض شود.

کار اصطکاک را از نیرو و مسیر بساز

جهت اصطکاک را نسبت به جابه‌جایی مشخص کن و علامت کار را از حاصل این رابطه تعیین کن. طول مسیر را با جابه‌جایی قائم یا افقی اشتباه نگیر؛ در سطح شیبدار باید فاصلهٔ پیموده‌شده روی مسیر را بشناسی.

کاهش انرژی مکانیکی را ناپدیدشدن انرژی ننام

وقتی اصطکاک اثر دارد، انرژی مکانیکی می‌تواند به شکل‌های دیگری منتقل یا تبدیل شود. در پاسخ میان پایستگی کل انرژی و ثابت‌ماندن انرژی مکانیکی فرق بگذار.

نیروی خارجی را جدا از اصطکاک بررسی کن

اگر شخص، موتور یا نیروی کشنده کار انجام می‌دهد، سهم آن را مستقل بنویس. ممکن است هم‌زمان اصطکاک انرژی مکانیکی را کاهش و نیروی خارجی آن را افزایش دهد؛ جمع جبری کارها تعیین‌کننده است.

فنر را با تغییر طول هر حالت بسنج

انرژی پتانسیل کشسانی به وضعیت فنر در همان حالت وابسته است. طول طبیعی را مرجع تغییر طول قرار بده و فشردگی یا کشیدگی را به‌صورت مقدار مناسب در رابطه وارد کن.

علامت نتیجه را با داستان حرکت کنترل کن

اگر جسم پایین می‌آید، سرعت می‌گیرد یا روی مسیر زبر کند می‌شود، نتیجه باید با این روند سازگار باشد. پاسخ منفی برای مربع سرعت یا انرژی جنبشی نشانهٔ خطا در علامت، داده یا فرض مسئله است.

راه‌حل را با واحد و جایگذاری بازبینی کن

همهٔ جمله‌های تراز باید واحد انرژی داشته باشند. برای چارچوب اصلی از کار و انرژی، برای فنر از قانون هوک و برای اصطکاک از سطح شیبدار و اصطکاک استفاده کن.