Εάν ένα φορτίο μάζας 10n εκτείνεται σε καλώδιο κατά 1,2cm, ποια είναι η συνολική εργασία;

Ας σπάσουμε πώς να υπολογίσουμε το έργο:

Κατανόηση των εννοιών

* Εργασία: Η εργασία γίνεται όταν μια δύναμη προκαλεί μετατόπιση. Υπολογίζεται ως:

* εργασία (w) =δύναμη (f) × μετατόπιση (d)

* Νόμος του Hooke: Αυτός ο νόμος ισχύει για ελατήρια και ελαστικά υλικά. Δηλώνει ότι η δύναμη που ασκείται από ένα ελατήριο είναι ανάλογη με την επέκταση ή τη συμπίεση.

* δύναμη (f) =σταθερά ελατηρίου (k) × επέκταση (x)

Επίλυση του προβλήματος

1. Μονάδες μετατροπής:

* Η μετατόπιση δίνεται ως 1,2 cm, η οποία πρέπει να μετατραπεί σε μετρητές:1,2 cm =0,012 m.

2. Βρείτε τη σταθερά ελατηρίου (k):

* Γνωρίζουμε τη δύναμη (10 N) και την επέκταση (0,012 m). Μπορούμε να αναδιατάξουμε τον νόμο του Hooke για να λύσουμε για «k»:

* k =f / x =10 n / 0.012 m =833.33 n / m (περίπου)

3. Υπολογίστε το έργο:

* Τώρα που έχουμε τη σταθερά της άνοιξης, μπορούμε να υπολογίσουμε το έργο που έγινε.

* Δεδομένου ότι η δύναμη δεν είναι σταθερή (αυξάνεται με επέκταση), πρέπει να χρησιμοποιήσουμε τη μέση δύναμη:

* Μέση δύναμη =(αρχική δύναμη + τελική δύναμη) / 2

* Σε αυτή την περίπτωση, η αρχική δύναμη είναι 0 (όταν το καλώδιο είναι μη τεντωμένο), και η τελική δύναμη είναι 10 N.

* Μέση δύναμη =(0 + 10 n) / 2 =5 n

* Εργασία =μέση δύναμη × μετατόπιση

* Εργασία =5 n × 0.012 m =0.06 joules

απάντηση: Η συνολική εργασία είναι περίπου 0,06 joules.