قضیه کار-انرژی جنبشی

قضیه کار-انرژی جنبشی

ph10 s2 karoenerji kar jonbeshi 00 قضیه کار انرژی جنبشی

 

قضیه کارانرژی جنبشی : مجموع کارهای نیروهای وارد بر هر جسم ( کار برآیند نیروهای وارد بر هر جسم ) در یک جابه جایی برابر با تغییر انرژی جنبشی جسم در آن جابه جایی است .

ph10 s2 karoenerji kar jonbeshi 05 قضیه کار انرژی جنبشی

در این رابطه v1 تندی ابتدا و v2 تندی انتهای جابه جایی است و تندی های بین جابه جایی مهم نیستند.

هنگامی که کار کل مثبت باشد ، انرژی جنبشی افزایش می یابد و جسم در پایان جابه جایی تندتر از آغاز آن حرکت می کند. هنگامی که کار کل منفی باشد ، انرژی جنبشی کاهش می یابد و تندی جسم پس از پایان جابه جایی کند تر است . هنگامی که کار کل در یک جابه جایی صفر باشد ، انرژی جنبشی جسم در دو نقطه آغازی و پایانی یکسان و تندی آن نیز در این دو نقطه برابر است .

مثال ۱: چتر بازی به جرم کل ۷۵kg از بالونی که در ارتفاع ۸۰۰  متری سطح زمین است ، با تندی ۱٫۲m/s به بیرون می پرد . اگر او با تندی ۴٫۸m/s به زمین برسد ، کار نیروی مقاومت هوا روی چتر باز را در طول مسیر محاسبه کنید. شتاب گرانش زمین را ۹٫۸۱m/s2 بگیرید.

ph10 s2 karoenerji kar jonbeshi 01 قضیه کار انرژی جنبشی

مثال ۲: جرم یک خودروی الکتریکی به همراه راننده اش ۸۴۰kg است. وقتی این خودرو از موقعیت A به موقعیت B می رود ، کار کل انجام شده روی خودرو ۷۳۵۰۰J است . اگر تندی خودرو در موقعیت A برابر ۵۴km/h باشد ، تندی آن در موقعیت B چند متر بر ثانیه است ؟

ph10 s2 karoenerji kar jonbeshi 02 قضیه کار انرژی جنبشی

حل مثال ۲:

ph10 s2 karoenerji kar jonbeshi 03 قضیه کار انرژی جنبشی

مثال ۳: برای آنکه تندی خودرویی از حال سکون به v برسد ، باید کار کل W1 روی آن انجام شود . همچنین برای آنکه تندی خودرو از v به ۲v برسد ، باید کار کل w2 روی آن انجام شود (شکل زیر) . نسبت w2/w1 چقدر است ؟

ph10 s2 karoenerji kar jonbeshi 06 قضیه کار انرژی جنبشی

حل مثال ۳:

ph10 s2 karoenerji kar jonbeshi 07 قضیه کار انرژی جنبشی

برای تسلط بیشتر ، تمرین های زیر را حل کنید :

تمرین ۱: گلوله ای به جرم ۲۰ گرم با تندی ۱۰۰ متر بر ثانیه به مانعی برخورد می کند و با تندی ۴۰ متر بر ثانیه از طرف دیگر آن خارج می شود . کار برآیند نیروهای وارد بر گلوله در این برخورد چند ژول است ؟

تمرین ۲: یک گلوله فلزی به جرم ۱۰۰ گرم با تندی ۲۰ متر بر ثانیه به یک مانع شنی برخورد می کند و به اندازه ی ۲۰ سانتی متر در آن فرو می رود . نیروی مقاومی که مانع شنی بر گلوله وارد می کند ، چقدر است ؟

تمرین ۳: شکل زیر شخصی را نشان می دهد که با وارد کردن نیروی ثابت ۵۲٫۷N ، جعبه ای به جرم ۴٫۱kg را از حال سکون در امتداد قائم جابه جا می کند .

ph10 s2 karoenerji kar jonbeshi 04 قضیه کار انرژی جنبشی

الف) کار انجام شده توسط شخص و کار انجام شده توسط نیروی وزن را روی جعبه در ارتفاع ۱٫۴m به طور جداگانه حساب کنید .

ب) کار کل انجام شده روی جعبه روی جعبه تا ارتفاع ۱٫۴m چقدر است ؟

ج) تندی نهایی جعبه را در ارتفاع ۱٫۴m حساب کنید .

تمرین ۴: ورزشکاری سعی می کند توپ بیسبالی به جرم ۱۴۵g را با بیشترین تندی ممکن پرتاب کند . به این منظور ، ورزشکار نیرویی به بزرگی F=75N تا لحظه پرتاب توپ و در امتداد جابه جایی d=1.45m بر آن وارد می کند . تندی توپ هنگام جدا شدن از دست ورزشکار چقدر است ؟

ph10 s2 karoenerji kar jonbeshi 08 قضیه کار انرژی جنبشی

تمرین ۵: گلوله ای با تندی افقی v1 به تنه ی یک درخت برخورد می کند و در همان راستا با تندی افقی v2 از طرف دیگر آن خارج می شود . اگر ۵۱ درصد از انرژی جنبشی اولیه گلوله در لحظه ی برخورد به درخت ، در اثر اصطکاک از بین برود ، نسبت v2/v1 را بدست آورید.

تمرین ۶: جسمی به جرم ۲kg را با تندی ۱۲ m/s به سمت بالای سطح شیبداری با زاویه ۳۰ درجه پرتاب می کنیم . اگر جسم حداکثر ۸ متر بر روی سطح شیبدار بالا برود ، نیروی اصطکاک در مقابل حرکت چند نیوتون است ؟ (g=10)

تمرین ۷: در شکل زیر ، نیروی F ، وزنه ی ۲۰۰ نیوتونی را با سرعت ثابت به اندازه ۲۰ متر روی سطح شیبدار بالا می برد . اگر نیروی اصطکاک در مقابل حرکت جسم ۳۰N باشد ، کار نیروی F را در این جابه جایی حساب کنید .(g=10)

ph10 s2 karoenerji kar jonbeshi 09 قضیه کار انرژی جنبشی

 

حل تمرین های قضیه کار-انرژی جنبشی  :

 

 

 

درباره کبیری

کبیری
مصطفی کبیری کناری متولد سال ۱۳۶۷ در شهرستان فریدونکنار (استان مازندران) ، دبیر فیزیک دبیرستان های شهرستان کلاردشت با سوابق تحصیلی کارشناسی رشته دبیری فیزیک در دانشگاه مازندران و کارشناسی ارشد فیزیک حالت جامد در دانشگاه تربیت مدرس تهران هستم . هدف از ایجاد این سایت برای من ، ایجاد یک محیطی آموزشی کارآمد است که در آن دانش آموزان بتوانند فیزیک را به صورت پایه ای و مفهومی بیاموزند .

این مطلب را هم ببینید

حل تمرین های فصل سوم فیزیک دهم

حل تمرین های فصل سوم فیزیک دهم حل فعالیت ها و پرسش ها و تمرین ...

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *