فيزياء عامة (1)
محاضرة 17 فيزياء عامة (1) ميكانيكا نيوتن .. تمارين محلولة على الشغل والطاقة
Work and Energy
| (1) If a man lifts a 20-kg bucket from a well and does 6 kJ of work, how deep is the well? Assume the speed of the bucket remains constant as it is lifted. |
| من معطيات هذا السؤال نجد أن الشغل المبذول = 6000J ووزن الجسم 200N والمطلوب إيجاد عمق البئر (المسافة) استخدم القانون W=F.s اعلانات جوجل لإيجاد المسافة s |
| (2) A 65kg woman climbs a flight of 20 stairs, each 23 cm high. How much work was done against the force of gravity in the process? |
| حيث أن السيدة تصعد 20 درجة من سلم الطائرة وارتفاع كل درجة 20 سم فإن ارتفاع السلم هو 460 سم أي 4.6 م الشغل المبذول بواسطة السيدة هو شغل موجب ويساوي حاصل ضرب وزن السيدة في لمسافة 4.6 م |
| (3) A horizontal force of 150 N is used to push a 40-kg box on a rough horizontal surface through a distance of 6m. If the box moves at constant speed, find (a) the work done by the 150-N force, (b) the work done by friction. |
| حيث أن الصندوق يتحرك بسرعة ثابتة فإن الشغل المبذول بواسطة القوة 150N يساوي سالب الشغل المبذول بواسطة قوة الاحتكاك. ولحساب الشغل نستخدم القانون W=F.s |
| (4) When a 4-kg mass is hung vertically on a certain light spring that obeys Hooke’s law, the spring stretches 2.5cm. If the 4-kg mass is removed, (a) how far will the spring stretch if a 1.5-kg mass is hung on it, and (b) how much work must an external agent do to stretch the same spring 4.0 cm from its unstretched position? |
| من معطيات المسألة نحسب ثابت الزنبرك k باستخدام قانون هوك F=-kx. لإيجاد المطلوب الأول وهو مقدار الاستطالة للزنبرك تحت تأثير كتلة مقدارها 1.5kg نستخدم قانون هوك والتعويض عن kبالقيمة التي نتجت. والمطلوب الثاني نستخدم القانون W=F.s |
(5) If an applied force varies with position according to F.= 3x3 – 5, where x is in m, how much work is done by this force on an object that moves from x = 4 m to x = 7 m? |
| استخدم القانون العام للشغل وكامل المعادلة بالنسبة للازاحة. |
| (6) A 0.6-kg particle has a speed of 2 m/s at point A and kinetic energy of 7.5J at point B. What is (a) its kinetic energy at point A? (b) its velocity at point B? (c) the total work done on the particle as it moves from A to B? |
| (a) استخدم قانون طاقة الحركة k=1/2mv2 لإيجاد طاقة الحركة عند النقطة A (b) استخدم قانون طاقة الحركة k=1/2mv2 لإيجاد السرعة عند النقطة B (c) استخدم القانون W=Kf-Ki |
| (7) A 0.3-kg ball has a speed of 15 m/s. (a) What is its kinetic energy? (b) If its speed is doubled, what is its kinetic energy? |
| استخدم قانون طاقة الحركة k=1/2mv2 لإيجاد طاقة الحركة |
| (8) Calculate the kinetic energy of a 1000kg satellite orbiting the earth at speed of 7×103m/s. |
| استخدم قانون طاقة الحركة k=1/2mv2 لإيجاد طاقة الحركة |
| (9) A mechanic pushes a 2500kg car from rest to a speed v doing 5000J of work in the process. During this time, the car moves 25m. Neglecting friction between the car and the road, (a) What is the final speed, v, of the car? (b) What is the horizontal force exerted on the car? |
| m = 2500kg W = 5000J s = 25m اعلانات جوجل (1) استخدم قانون الشغل يساوي التغير في طاقة الحركة W = DK = Kf – Ki W = 1/2 mvf2 – 0 عوض عن الشغل والكتلة لتحصل على السرعة النهائية (2) استخدم قانون الشغل اعلانات جوجل W = F s عوض عن الشغل والمسافة لايجاد القوة |
| (10) A 3-kg mass has an initial velocity vo = (6i – 2j) m/s. (a) What is its kinetic energy at this time? (b) Find the change in its kinetic energy if its velocity changes to (8i + 4j) m/s. |
| استخدم قانون طاقة الحركة k=1/2mv2 لإيجاد طاقة الحركة |
| (11) A 700-N marine in basic training climbs a 10-m vertical rope at uniform speed in 8 s. What is his power output? |
| F = 700 N s = 10m t = 8 sec P = ?? P = W/t = F s /t |
| (12) A weightlifter lifts 250kg through 2m in 1.5s. What is his power output? |
| احسب الشغل ثم بتقسيم الناتج على الزمن نحصل على القدرة. |
| (13) A 200kg cart is pulled along a level surface by an engine. The coefficient of friction between the carte and surface is 0.4. (a) How much power must the engine deliver to move the carte at constant speed of 5m/s? (b) How much work is done by the engine in 3min? |
| m = 200 kg uk = 0.4 v = 5m/s t = 3 min (1) لإيجاد القدرة المبذولة بواسطة المحرك نستخدم القانون اعلانات جوجل P = F v F = uk N = uk mg = 0.4 x 200 x 10 = 800 N P = 800 x 5 = 4000 Watt
(2) لإيجاد الشغل المبذول بواسطة المحرك خلال ثلاث دقائق نستخدم القاون P = W/t W = P t = 4000 x 3 x 60 = 72000 J
|
| (14) A 1500-kg car accelerates uniformly from rest to a speed of 10 m/s in 3s. Find (a) the work done on the car in this time, (b) the average power delivered the engine in the first 3s, and (c) the instantaneous power delivered by the engine at t = 2s. |
| m = 1500 kg vi = 0 vf = 10m/s t = 3 sec (1) استخدم قانون الشغل يساوي التغير في طاقة الحركة W = DK = Kf – Ki W = 1/2 mvf2 – 1/2 m vi2 = 1/2 m (vf2 – vi2) (2) للحصول على القدرة نقسم الشغل من المطلوب الأول على الزمن t=3s P = W/t
|
| (15) A woman raises a 10-kg flag front the ground to the top of a 10-m flagpole at constant velocity, 0.25 m/s. (a)Find the work done by the woman while raising the flag. (b) Find the work done by gravity. (c) What is the power output of the woman while raising the flag? |
| (1) الشغل المبذول بواسطة السيدة لرفع العلم هو شغل موجب لأن القوة في اتجاه الازاحة وتكون القوة مساوية لوزن العلم نطبق القانون W=FS=mg s (2) الشغل المبذول بواسطة قوة عجلة الجاذبة الأرضية على العلم هو شغل سالب لأن قوة الجاذبية الأرضية للأسفل بينما يتحرك العلم للأعلى. W = -mg s (3) استخدم القانون P = F v = mg v |
| (16) A 4-kg particle moves along the x-axis. Its position varies with time according to x = t + 2t3, where x is in m and t is in s. Find (a) the kinetic energy at any time t, (b) the acceleration of the particle and the force acting on it at time t, (c) the power being delivered to the particle at time t, and (d) the work done on the particle in the interval t = 0 to t = 2 s. |
| (17) An ideal Atwood’s machine shown in Figure 4.9 has a 3-kg and 2-kg mass at the ends of the string. The 2-kg mass is released from rest on the floor, 4 m below the 3-kg mass. (a) If the pulley is frictionless, what will be the speed of the masses when they pass each other?
Figure 4.9 |
| انظر حل هذا السؤال في الفصل الخامس |
(18) The resultant force acting on a 2kg particle moving along the x axis varies as F = 3x2 – 4x + 5, where x is in m and F, is in N. (a) Find the net work done on the particle as it moves from x = 1m to x = 3m. (b) If the speed of the particle is 5 m/s at x = 1m, what is its speed at x = 3 m? |
| استخدم القانون العام للشغل لإيجاد المطلوب الأول استخدم معادلات نيوتن للحركة لإيجاد السرعة النهائية |
