Πώς προσβάλλετε την ταχύτητα ενός αντικειμένου εάν γνωρίζετε τη μάζα και την εργασία;

Δεν μπορείτε να υπολογίσετε άμεσα την ταχύτητα ενός αντικειμένου χρησιμοποιώντας μόνο τη μάζα του και το έργο που γίνεται σε αυτό. Εδώ είναι γιατί:

* Η εργασία είναι μεταφορά ενέργειας: Η εργασία είναι η ποσότητα ενέργειας που μεταφέρεται σε ένα αντικείμενο από μια δύναμη που ενεργεί σε απόσταση. Μετρείται στο Joules (J).

* Η ενέργεια μπορεί να έχει διαφορετικές μορφές: Η ενέργεια που μεταφέρεται από την εργασία μπορεί να αποθηκευτεί ως δυνητική ενέργεια (όπως η βαρυτική δυναμική ενέργεια), η κινητική ενέργεια (ενέργεια κίνησης) ή να μετατραπεί σε άλλες μορφές όπως η θερμότητα.

* Η κινητική ενέργεια σχετίζεται με την ταχύτητα: Η κινητική ενέργεια ενός αντικειμένου εξαρτάται από τη μάζα και την ταχύτητά του. Ο τύπος για την κινητική ενέργεια είναι:

Ke =(1/2) * μάζα * ταχύτητα2

Για να υπολογίσετε την ταχύτητα, χρειάζεστε πρόσθετες πληροφορίες:

1. Αρχική ταχύτητα: Εάν γνωρίζετε την αρχική ταχύτητα του αντικειμένου, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το θεώρημα εργασίας για να βρείτε την τελική ταχύτητα. Το θεώρημα εργασίας-ενέργειας δηλώνει ότι η καθαρή εργασία που έγινε σε ένα αντικείμενο ισούται με την αλλαγή στην κινητική του ενέργεια:

Εργασία =ΔKe =(1/2) * μάζα * (τελική ταχύτητα 2 - αρχική ταχύτητα²)

2. Τύπος εργασίας: Εάν γνωρίζετε τον τύπο της εργασίας που έγινε (π.χ., η εργασία που γίνεται με τη βαρύτητα, την εργασία που γίνεται με τριβή), μπορείτε να την συσχετίσετε με την αλλαγή της πιθανής ενέργειας ή της απώλειας ενέργειας λόγω τριβής. Στη συνέχεια, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τη διατήρηση της ενέργειας για να συσχετίσετε τη μεταβολή της δυναμικής ή της χαμένης ενέργειας στην αλλαγή της κινητικής ενέργειας και να βρείτε την ταχύτητα.

Παράδειγμα:

Ας πούμε ότι ένα αντικείμενο 2 kg ανυψώνεται κάθετα 5 μέτρα. Το έργο που γίνεται κατά της βαρύτητας είναι:

Εργασία =δύναμη * απόσταση =(μάζα * βαρύτητα) * ύψος =2 kg * 9,8 m/s² * 5 m =98 j

Αυτό το έργο αποθηκεύεται ως βαρυτική δυναμική ενέργεια. Εάν το αντικείμενο απελευθερωθεί, όλη η πιθανή ενέργεια μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια. Μπορούμε να βρούμε την ταχύτητα λίγο πριν χτυπήσει το έδαφος:

Πιθανή ενέργεια =κινητική ενέργεια

98 J =(1/2) * 2 kg * Velocity²

VELOCITY² =98 m²/S2

ταχύτητα =9,9 m/s

Συνοπτικά, Για να υπολογίσετε την ταχύτητα ενός αντικειμένου χρησιμοποιώντας εργασία, χρειάζεστε πληροφορίες σχετικά με την αρχική ταχύτητα ή τον τύπο εργασίας που έγινε και πρέπει να εφαρμόσετε το θεώρημα εργασίας ή τη διατήρηση των ενεργειακών αρχών.