例子问题
例子问题1:工作
一位健美运动员正在进行高强度的训练。他现在正在做杠铃的卧推.如果他做六次这样的动作,他的手臂很长,从杆从机架上取下到放回机架上,对杆做了多少功?
这里没有其他答案
这个问题最重要的部分是注意到它问的是在杠铃上做了多少功,而不是健身者施加了多少力。因此我们可以用功能定理:
由于杆最初处于静止状态,然后返回静止状态,杆上的净功为零。健美运动员所施加的所有能量都被重力抵消了。
实际地考虑这个系统。比较初始状态和最终状态,杆处于完全相同的位置。
例子问题2:工作、能量和动力
一辆载着一辆拖车的半卡车的总质量为.如果它沿着斜率以恒定的速率向水平方向移动,卡车的功率是多少?
因为卡车以恒定的速度运动,我们知道卡车所施加的所有能量都转化为势能的增加。所施加的能量是势能随时间变化的函数。因此,我们可以写出如下公式:
是垂直高度,所以我们需要把它写成沿斜率向上移动距离的函数
我们可以把速度代入这个方程:
我们有所有这些变量的值,允许我们求解:
例子问题1:牛顿力学
施加一个向上的力来提升包一到高度.这个袋子以恒定的速度被提起。对袋子做的功是多少?
功是能量的变化量,所以在高度时,袋子的势能大于地面时的势能(重力势能为零)。势能等于:
另外,.
在这种情况下是零,并且
问题4:工作、能量和动力
尤丽拖着她身后的马车去……她的马车该去哪儿就去哪儿。马车修理厂。她要跋涉五公里,用200牛顿的力拉。如果她与水平方向成35度角,马车到修理厂所要做的功是多少?
作用在物体上的功等于力向量和位移向量的点积,或者向量的大小和它们夹角的正弦的乘积:
在这个问题中,对马车所做的功是:
例5:工作、能量和动力
求非保守力所做的功,如果一个质量为10kg的物体被抛向空中随着速度回到相同的高度.
因为这个问题是指非保守力做的功,我们知道:
在这里,势能的变化量,和是动能的变化量。是因为物体会回到发射时的高度。但是改变了,因为物体的速度改变了。回忆一下动能变化的公式是:
在这里是物体的质量,物体的最终速度是是物体的初速度。
在我们的例子中:
,,
例子问题1:工作
向心力对匀速作圆周运动的物体所作的功为__________.
等于物体的动能
零
等于施加的力
等于施加的力乘以位移
零
回想一下,功可以定义为:
在这里,是力矢量的大小,位移矢量的大小,和是力和位移矢量方向之间的夹角。在圆周运动的情况下,力向量是法向圆,因为它指向内,位移向量是切线圆。这意味着力矢量和位移之间的夹角为.自,作圆周运动的物体所做的向心力的功总是.
问题41:Ap物理1
劳尔正推着一辆抛锚的汽车,穿过莫哈韦沙漠,来到他的商店。
如果他的商店在三公里外,他以一千牛顿的大力神的力朝他的商店的方向推,在汽车上要做多少功?
功由力和位移的点积给出。由于在这个问题中力和位移都在同一个方向上,功就是这两者的乘积:
例8:工作、能量和动力
作为一个玩笑,查理把C.J的电话粘在了她桌子上的听筒上。为了把它弄出来,C.J.用力拉起电话为.然后她用力拉起电话为.不幸的是,她所有的努力都是徒劳的,电话和听筒都没有动。c。j。在她拉电话的25秒里做了多少工作?
功是力和位移的量度.因为C.J.根本没有移动电话,所以没有做功。
问题9:工作、能量和动力
Fido,一种有重量的小狗他看到树上有只鸟,就以恒定的速度,以平均功率的.如果需要费多的话要到达鸟栖息的树枝,那根树枝有多高?
我们可以假设,狗必须把它的全部体重都搬到树上,因此力被施加。使用方程
我们可以利用问题提供的证据来求解距离。
例子问题10:工作、能量和动力
50公斤重的男子用100N的力推墙10秒。这个人完成了多少工作?
答案是因为没有做功。要做功,必须在与力方向平行的距离上施加一个力。在这种情况下,人施加了一个力,但墙是静止的,因为它不动,所以没有距离来做功。功的公式可以写成:
在这里,等于0,所以也是零,使得整个项,因此功为零。