مقاله مسائل كار و انرژي ‌

 nx دارای 95 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است فایل ورد nx  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد. این پروژه توسط مرکز nx2 آماده و تنظیم شده است توجه : در صورت  مشاهده  بهم ريختگي احتمالي در متون زير ،دليل ان کپي کردن اين مطالب از داخل فایل ورد مي باشد و در فايل اصلي nx،به هيچ وجه بهم ريختگي وجود ندارد بخشی از متن nx : مسائل كار و انرژی مسئله ها 1 كارگری برای هل دادن صندوقی به جرم 52kg ، نیرویی برابر با 190N در جهت زیر سطح افقی بر آن وارد می كند. صندوق به اندازه 33m جابجا می شود. (الف) كارگر، (ب) نیروی گرانش، و (ج) نیروی عمودی وارد بر صندوق از زمین، هر یك چقدر كار روی صندوق انجام می دهند؟ حل: دیاگرام مسأله به صورت زیر است. (الف) (ب) زیرا نیروی وزن بر جابجایی عمود است. (ج) ، چون نیروی قائم بر جابجایی عمود است. 2 جسمی به جرم 106kg با سرعت 513 m/s روی خطی راست حركت می كند. (الف) این جسم را با شتاب كند كننده متوقف می كنیم. چه نیرویی لازم است، جسم طی چه مسافتی متوقف می شود، و این نیرو چقدر كار انجام می دهد؟ (ب) اگر شتاب كند كننده باشد، جواب این پرسشها چه می شود؟ حل: 3 كارگری صندوقی به جرم 25kg را روی سطح شیبداری با زاویه شیب به بالا هل می دهد؛ این كارگر نیرویی برای با 120N ، موازی با سطح شیبدار، به صندوق وارد می كند. صندوق 36m جابجا می شود. (الف) كارگر، (ب) نیروی گرانش، و (ج) نیروی عمود بر سطح شیبدار، هر یك چقدر كار انجام می دهند؟ (الف) (ب) (ج) ، زیرا نیرو بر جابجایی عمود است. 4 با استفاده از میدان الكتریكی می شود از فلزات الكترون خارج كرد. برای اینكه یك الكترون از تنگستن جدا كنیم، میدان الكتریكی باید 45eV كار انجام بدهد. فرض كنید كه میدان الكتریكی در طی مسافت 34nm اثر می كند. حداقل نیرویی كه میدان باید بر الكترون وارد كند تا الكترون از فلز كنده شود، چقدر است؟ حل: از رابطه W=Fd داریم: 5 با استفاده از یك طناب، جسمی به جرم M را با شتاب ثابت رو به پایین g/4 ، به اندازه مسافت d در امتداد قائم پایین می آوریم. (الف) طناب چقدر كار روی جسم انجام می دهد؟ (ب) نیروی گرانش چقدر كار انجام می دهد؟ حل: دیاگرام مسأله به صورت زیر است. (الف) بنابر قانون دوم نیوتن به ازای داریم لذا بنابراین: (ب) 6 كارگری جسمی به وزن را روی سطح افقی تا مسافت (یعنی ) منتقل می كند. جسم با سرعت ثابت حركت می كند و نیروی كارگر در جهت زیر سطح افقی به جسم وارد می شود. ضریب اصطكام جنبشی 21/0است. كارگر چقدر كار روی جسم انجام می دهد؟ حل: دیاگرام مسأله به صورت زیر است. لذا داریم ولی بنابراین: كه می دهد: بنابراین: 7 الواری به جرم را به اندازه با سرعت ثابت، روی سطح شیبداری با زاویه به طرف بالا هل می دهیم. برای این كار، یك نیروی ثابت افقی به الوار وارد می كنیم. ضریب اصطكاك جنبشی بین الوار و سطح شیبدار 19/0 است. (الف) كار نیروی اعمال شده و (ب) كار نیروی گرانشی را حساب كنید. حل: دیاگرام مسأله به صورت زیر است. بنابر قانون دوم نیوتن (چون سرعت ثابت است شتاب نداریم a=0) داریم: چون لذا لذا كه می دهد و بنابراین در راستای سطح شیبدار داریم: (ب) 8 قطعه یخی به جرم kg 2/47 روی سطح شیبداری به طول و ارتفاع m 902/0 به طرف پایین می لغزد. كارگری به این قطعه یخ در راستای موازی سطح شیبدار طوری به طرف بالا نیرو وارد می كند كه یخ با سرعت ثابت پایین بیاید. ضریب اصطكاك جنبشی میان یخ و سطح شیبدار 110/0 است. (الف) نیرویی را كه كارگر وارد می كند و (ب) كاری را كه كارگر روی قطعه یخ انجام می دهد، و (ج) كاری را كه گرانش روی قطعه یخ انجام می دهد پیدا كنید. حل: دیاگرام مسأله به صورت زیر است. چون سرعت ثابت است پس (a =0) بنابر قانون دوم نیوتون داریم: ولی لذا زیرا (ب) (ج) 9 شكل زیر آرایه ای از قرقره ها را نشان می دهد كه به كمك آن كشیدن بار سنگین L به طرف بالا آسانتر می شود. فرض كنید اصطكاك در همه جای سیستم ناچیز است، و وزن كل دو قرقره ای را كه بار به آنها وصل است lb 0/20 بگیرید. می خواهید باری به وزن lb 840 را ft 0/12 بالا ببریم. (الف) حداقل نیروی F لازم برای این كار چقدر است؟ (ب) چقدر كار باید در برابر گرانش انجام داد تا بار تا این ارتفاع بالا برود؟ (ج) نقطه اثر نیروی اعمال شده را به چه مسافتی باید حركت داد تا بار ft 0/12 بالا برود؟ (د) نیروی F چقدر كار باید انجام بدهد تا بار به اندازه مورد نظر بالا برود؟ حل: (الف) lb 215 ، (ب) (ج) ، (د) 10 جسمی به جرم kg 0/5 روی خط راستی بر سطح افقی بدون اصطكاكی حركت می كند. طی حركت نیرویی وابسته به مكان بر آن وارد می شود، كه به صورت شكل زیر است. این نیرو، طی تغییر مكان ذره از مبدأ تا چقدر كار انجام می دهد؟ حل: مساحت زیر منحنی نیرو – جابجایی = كار انجام شده، 11 جسمی به جرم kg 10 در راستای محور x حركت می كند. تابع شتاب جسم بر حسب مكان، به صورت شكل زیر است. كار خالص انجام شده روی ذره، طی حركت آن از x =0 تا چقدر است؟ حل: چون لذا 12 ثابت نیروی فنری است. (الف) چقدر كار لازم است تا فنر، از حالت آزاد، به اندازه mm 60/7 كشیده شود؟ (ب) چقدر كار لازم است تا فنر را، از این حالت، mm 60/7 دیگر بكشیم؟ حل: (الف) (ب) در اینجا لذا 13 نیروی وارد بر جسمی، است. كار انجام شده طی حركت جسم از x =0 تا را (الف) با رسم منحنی F (x) و حساب كردن مساحت زیر منحنی و (ب) با محاسبه تحلیلی انتگرال به دست بیاورید. حل: (الف) با توجه به جدول زیر داریم: 0 0 (ب) 14 (الف) كار انجام شده توسط نیروی شكل زیر را، طی تغییر مكان ذره از تا تخمین بزنید. بازه ها را كوچكتر كنید و ببینید كه تا چه حد می توانید به جواب دقیق J6 نزدیك شوید. (ب) معادله تحلیلی این منحنی، است كه در آن . كار را با انتگرال گیری به دست بیاورید. حل: (الف) مساحت هر مستطیل 5/0 است و زیر منحنی درباره [3 و1] در حدود 12 مستطیل كه معادل j6 است. (ب) 15 شكل زیر فنری را نشان می دهد كه یك شاخص به انتهای آن متصل است، مجاور فنر، خط كشی كه بر حسب میلی متر مدرج شده، آویزان است. مطابق شكل. سه وزنه متفاوت را به نوبت از فنر می آویزیم. (الف) اگر هیچ وزنه ای به فنر آویزان نباشد، شاخص چه عددی را نشان می دهد؟ (ب) وزن W چقدر است؟ حل: چون لذا با توجه به دو شكل اول (از سمت چپ) داریم: (ب) وقتی را در یكی از معادله های فوق قرار دهیم و لذا برای شكل سوم داریم. 16 با انتگرال گیری در امتداد قوس، نشان بدهید كه كار گرانش، در مثال 4 برابر با –mgh است. حل: 17 جسمی به جرم kg 675/0 روی میز بدون اصطكاكی قرار دارد و به ریسمانی متصل است كه از سوراخی در میز می گذرد؛ جسم با سرعت ثابت روی دایره ای افقی به مركز این سوراخ حركت می كند.(الف) اگر شعاع دایره m 500/0 و سرعت m/s0/10 باشد، كشش ریسمان چقدر است؟ (ب) مشاهده می شود كه اگر m 200/0 دیگر از ریسمان را به درون سوراخ بكشیم، و در نتیجه شعاع دایره را به m 300/0 برسانیم، كشش ریسمان 63/4 برابر می شود. كل كاری كه ریسمان، طی این كاهش شعاع، روی جسم گردان انجام می دهد چقدر است؟ حل: (الف) N 135 ، (ب) J 0/60 . 18. انرژی جنبشی هر یك از این اجسام را در سرعتهای مشخص شده حساب كنید. (الف) یك بازیكن فوتبال به جرم kg110 و با سرعت m/s 1/8 ؛ (ب) گلوله ای به جرم g 2/4 و با سرعت m/s 950 ؛ ناو هواپیما بر نیمیتس به جرم 61400 تن و با سرعت 0/32 گره. حل: 19 یك الكترون رسانش در مس، در دمای نزدیك به صفر مطلق، eV 2/4 انرژی جنبشی دارد. سرعت آن چقدر است؟ حل: از رابطه داریم: 20 پروتونی در یك شتاب دهنده خطی شتاب می گیرد، در هر مرحله دستگاه، پروتون در جهت حركتش شتاب می گیرد. اگر پروتون با سرعت اولیه به یكی از این مراحل، كه طول آن cm50/3 است وارد شود (الف) سرعت پروتون در پایان این مرحله و (ب) مقدار انرژی جنبشی ای كه در اثر این شتاب به انرژی قبلی اش افزوده می شود. چقدر است؟ جرم پروتون است. انرژی را بر حسب الكترون ولت بیان كنید. حل: (الف) (ب) 21 نیرویی بر ذره ای، كه روی خط راست حركت می كند، وارد می شود. نمودار سرعت- زمان ذره در شكل زیر نشان داده شده است. علامت (مثبت یا منفی) كاری را كه نیرو، در هر یك از بازه های AB ، BC ، CD و DE روی ذره انجام می دهد پیدا كنید. حل: در فاصله AB ، جسم با شتاب ثابتی حركت می نماید و چون شتاب جسم در جهت سرعت است، لذا نیرویی وارد بر جسم و جابجایی جسم هم جهت اند، بنابراین كار انجام شده توسط نیروی مورد نظر در فاصله AB مثبت است. در مسیر BC جسم سرعت ثابت دارد، پس شتاب صفر بوده و لذا نیرو و كار هم برابر صفر می باشد. در مسیر CD با گذشت زمان، سرعت جسم با شتاب ثابتی كم می شود، لذا جهت شان مخالف هم است، كه می دهد نیروی وارد بر جسم و جابجایی هم جهت های مخالفی دارند و لذا كار انجام شده منفی می باشد. در مسیر DF ، با گذشت زمان، سرعت جسم با شتاب ثابتی زیاد می شود، لذا هم جهت اند و در نتیجه جابجایی و نیرو هم، هم جهت اند، پس كار انجام شده مثبت می باشد. 22 برای سفر به ماه، یك موشك ساترن V به جرم كه حامل یك فضاپیمای آپولو است، باید به سرعت گریز (یعنی ) در نزدیكی سطح زمین برسد. سوخت موشك باید حاوی چقدر انرژی باشد؟ آیا عملاً سیستم به همین مقدار انرژی نیاز دارد یا كمتر یا بیشتر؟ چرا؟ حل: 23 اتومبیلی به وزن lb2800 را در نظر بگیرید. این اتومبیل از چه ارتفاعی باید سقوط كند تا انرژی جنبشی آن برابر با همین انرژی در زمانی باشد كه با سرعت mi/h55 حركت می كند؟ آیا جواب به وزن اتومبیل بستگی دارد؟حل: ft100 ، خیر. توجه كنید كه كار انجام شده توسط نیروی گرانشی زمین روی اتومبیل، در سقوط برابر است با W=mgh و چون از قضیه كار – انرژی داریم زیرا ، پس لذا . 24 اتومبیلی به جرم kg 1100 ، با سرعت km/h 46 در جاده ای افقی حركت می كند. راننده طوری ترمز می كند كه اتومبیل kJ 51 انرژی جنبشی از دست می دهد. (الف) سرعت اتومبیل در این حالت چقدر است؟ (ب) ترمز باید چقدر دیگر از انرژی جنبشی اتومبیل را بگیرد تا اتومبیل كاملاً متوقف شود؟ حل: از رابطه داریم لذا (ب) از رابطه به ازای فوق استفاده كنید. ادامه خواندن مقاله مسائل كار و انرژي ‌

نوشته مقاله مسائل كار و انرژي ‌ اولین بار در دانلود رایگان پدیدار شد.