例子问题
问题1:工作与能量
一辆行驶在有一个动能。如果汽车加速到,新的动能是多少?
汽车的质量是必需的
动能由。我们将从计算汽车的初始动能开始,根据汽车的未知质量:
。
接下来,我们将计算汽车的最终能量,同样是根据汽车的未知质量:
。
为了求最终动能和初始动能的比值,我们除以通过。我们可以看到,这个化简为两者都有质量和取消条款。。因此,新动能为。
问题2:工作与能量
一个钢球装在弹簧发射装置里。弹簧的常数是。如果球被拉回50厘米,然后释放,球离开发射器的速度为摩擦力做了多少功?
为了解决这个问题,我们首先要考虑系统中所有的能量从哪里来,到哪里去。特别是当你把弹簧拉回来的时候,你做的功转化成了势能,储存在弹簧里。所以:
当你放手的时候,能量转化为动能,但是其中一些能量会因为摩擦而损失
和
所以用下面的方程,输入已知的量,然后解出摩擦做的功。
代入已知值求解。
问题3:工作与能量
一个玩具车被设置在一个无摩擦的轨道上,包括一个向下倾斜的斜坡和一个垂直方向的环。假设斜坡为高。汽车在坡道顶端起动,静止不动。
如果汽车要完成循环并从另一边继续行驶,那么计算循环的最大高度还需要哪些额外的信息?
坡道终点与环形通道入口之间的距离
汽车的质量
的价值
没有一个
环路的确切形状
没有一个
这是能量守恒的一个例子。汽车从坡道的顶端开始,高度很高。此时它没有速度,因为它是从静止点开始的。所以它的总能量是在哪里汽车的质量是多少是重力加速度的值。
在循环的底部,所有的势能都转化成了动能。
当汽车穿过环线并上升到地面上时,动能将被转换回势能。在这种情况下,环线的形状并不重要,重要的是地面和汽车之间的垂直距离。
在尽可能高的环路中,底部的所有动能都转化为顶部的势能。这是汽车能达到的最大高度——没有多余的能量继续爬升更高的圆环。因此,我们所能建立的最高回路顶部的势能等于回路底部的动能。但是我们已经注意到,循环底部的动能等于斜坡顶部的势能。
因此,我们设。我们看到了和消掉,剩下。换句话说,你所能建造的最高的环路就等于你所选择的坡道的高度。在本例中,我们可以构建的最高的循环是。我们不需要知道的具体值或。
问题4:工作与能量
电梯的设计目的是容纳的货物。设计师希望电梯能够从底层到达顶层高层建筑。必须传递给轴顶部电机的最小功率是多少?假设没有摩擦,电梯本身的重量可以忽略不计。
功率是能量传递的速率。抚养…对象,共或(是必需的。寻找瓦茨的力量(),我们将所需的总能量除以能量必须传递的时间:
问题5:工作与能量
一个人在跑步时能跳多远垂直速度是?
我们知道:
我们在寻找这个人能达到的最大高度(垂直位移),所以我们不关心。
我们可以应用能量守恒定律:
质量消掉了,所以
解出:
(四舍五入以简化计算)
我们把已知的代入
。这是我们的最终答案。
问题6:工作与能量
如果一个物体的动能为就在它被发射升空之后,它确实做到了KE的最大高度,它的最大高度是多少?
让我们首先写下我们得到的信息:
为了解决这个问题,我们必须应用能量守恒定律,它说因为没有摩擦。
这意味着当项目达到其最大高度时,能量从动能(运动能量)转换为潜在的重力能(基于高度)。
我们可以相减从为了得到在最大高度处
=
所以我们可以解出高度
在哪里
因此
问题7:工作与能量
如果一个物体的动能是就在它被发射升空之后,它确实做到了KE的最大高度为物体的质量是多少?
让我们首先写下我们得到的信息:
为了解决这个问题,我们必须应用能量守恒定律,它说因为没有摩擦。
这意味着当项目达到其最大高度时,能量从动能(运动的能量)转换为潜在的重力能(基于高度)。
我们可以相减从为了得到在最大高度处
=
所以我们可以解出质量
在哪里
因此
问题8:工作与能量
一个有弹性的球是从。当它反弹回来时,它的高度是。损失了多少能量?
重力势能的公式为:
为了求出损失的势能,我们需要求出球在两个高度处的势能,然后求出差。
注意,能量实际上并没有损失;相反,它被转化为动能。
问题1:工作与能量
棒球称重是从二楼的窗户掉下来的高。重力势能是多少?
重力势能由方程给出:
我们得到了解势能所需的所有信息。
代入已知值求解。
回想一下,能量的单位是焦耳。牛顿是力的单位。
问题10:工作与能量
一个保龄球是从在空中。它释放时的重力势能是多少?
重力势能方程为:
我们得到了回答这个问题所需的全部信息。
代入已知值求解。