Badanie wykonanej pracy podczas przemieszczania ciał

Za pomocą symulacji można zbadać pracę danej siły przy przesuwaniu ciała o ustalonej masie po poziomym podłożu. Użytkownik ustala wartość masy ciała, siły działającej na ciało, kąta pomiędzy siłą a kierunkiem przemieszczenia (tj. podłożem), wartości przemieszczenia oraz współczynnika tarcia. Po wpisaniu wartości i uruchomieniu programu pokazuje się animacja ilustrująca przemieszczanie się ciała. Wartość pracy przyłożonej siły i pracy siły tarcia wyświetlane są po zatrzymaniu animacji przyciskiem Stop lub po przebyciu przez ciało zadanej odległości.

R1ONNBSrYaaGv

Symulacja pozwala na zbadanie wielkości pracy przy zmianie takich parametrów jak masa przesuwanego ciała, siły działające na ciało, długość przemieszczenia oraz współczynnik tarcia między ciałem a podłożem. Alternatywa w realizacji.

Symulacja pozwala na zbadanie wielkości pracy przy zmianie takich parametrów jak masa przesuwanego ciała, siły działające na ciało, długość przemieszczenia oraz współczynnik tarcia między ciałem a podłożem. Alternatywa w realizacji.

1

Polecenie 1

W jakich przypadkach, przy braku tarcia, praca przyłożonej siły jest równa zero? Przeanalizuj teoretycznie wzór opisujący pracę, a następnie sprawdź swoje przypuszczenia za pomocą symulacji.

uzupełnij treść

---

Pokaż odpowiedź

Gdy siła lub przemieszczenie są równe zero oraz gdy siła skierowana jest prostopadle do kierunku przemieszczenia.

1

Polecenie 2

Jaki warunek musi być spełniony, aby przy obecności tarcia praca siły $\overrightarrow{F}$ była różna od zera? Rozważ tylko relację między siłami $\overrightarrow{F}$ i $\overrightarrow{T}$, przyjmij, że kąt pomiędzy wektorami przemieszczenia i siły nie jest równy 90°.

uzupełnij treść

---

Pokaż odpowiedź

ROyG64cPk1Hhq

Siła $\overrightarrow{F}$ nie wykona pracy, jeśli nie uda się jej poruszyć ciała. Oznacza to, że pozioma składowa siły $\overrightarrow{F}$ musi być większa od siły tarcia, czyli $F_x>T$.

$$F_x=F\cos \alpha ,T=f(mg-F\sin \alpha )$$

$$Fcos\alpha >f(mg-Fsin\alpha )\to F>\frac{fmg}{cos\alpha +fsin\alpha }$$

Symulacja pozwala na zbadanie wielkości pracy przy zmianie takich parametrów jak masa przesuwanego ciała, siły działające na ciało, długość przemieszczenia oraz współczynnik tarcia między ciałem a podłożem.

Zastanów się, w jaki sposób można zbadać pracę danej siły przy przesuwaniu ciała o ustalonej masie po poziomym podłożu? Wyobraź sobie, że to Ty ustalasz wartość masy ciała, siły działającej na ciało, kąta pomiędzy siłą a kierunkiem przemieszczenia (podłożem), wartości przemieszczenia oraz współczynnika tarcia. Uzupełnij poprawnie poniższy tekst, a następnie wykonaj polecenia.

R17L8U1GuOLuj

Ćwiczenie 1

Jeżeli pewna siła jest przyłożona do ciała i przesuwa je w kierunku działania siły o mały odcinek drogi, to mówimy, że siła wykonuje pracę równą iloczynowi/ilorazowi wartości siły i tegoż przesunięcia.

Jeżeli pewna siła jest przyłożona do ciała i przesuwa je w kierunku działania siły o mały odcinek drogi, to mówimy, że siła wykonuje pracę równą iloczynowi/ilorazowi wartości siły i tegoż przesunięcia.

1

Polecenie 1

Na ciało działa siła wielkie F równe 20 Niutonów skierowana poziomo, pod wpływem której ulega ono przesunięciu na dystansie 200 metrów. Jaką pracę musisz wykonać, aby przesunąć to ciało?

uzupełnij treść

---

Pokaż odpowiedź

Wykonana praca wynosi:

$$\mathrm{\Delta }W=F·s·\cos \alpha$$

czyli po podstawieniu danych otrzymujemy, że musisz wykonać pracę:

$$\mathrm{\Delta }W=20N·200m·\cos 0°=4000N·m·1=4kJ$$

1

Polecenie 2

Na ciało ponownie działa siła wielkie F równe 20 Niutonów, ale tym razem jest skierowana pod kątem 60 stopni do poziomu. Pod wpływem siły ciało ulega przesunięciu na dystansie 200 metrów. Jaką tym razem pracę powinieneś wykonać, aby przesunąć ciało?

uzupełnij treść

---

Pokaż odpowiedź

Wykonana tym razem praca wynosi:

$$\mathrm{\Delta }W=F·s·\cos \alpha$$

$$\mathrm{\Delta }W=20N·200m\cos 60°=4000N·m·\frac{1}{2}=2000N·m=2kJ$$