En kugle har en masse på 3 kg. Hvad udføres arbejdet med dette ved tyngdekraft, der udøves jord, hvis der flyttes 2 m langs hver følgende skrig?

Forståelse af arbejde og tyngdekraft

* arbejde: Arbejdet udføres, når en kraft får et objekt til at flytte en bestemt afstand. Det beregnes som:

* Arbejde (w) =kraft (f) × afstand (d) × cos (θ)

* θ er vinklen mellem styrken og bevægelsesretningen.

* tyngdekraft: Jordens tyngdekraft trækker genstande mod sit centrum. Denne styrke er altid nedad.

scenarier

Lad os overveje de forskellige retninger, som bolden kunne bevæge sig:

1. lige opad:

* Gravitationskraft (F) er nedad, og forskydningen (D) er opad. Vinklen mellem dem er 180 grader.

* Arbejde =f × d × cos (180 °) =- fd (siden cos (180 °) =-1)

* Det arbejde, der udføres af tyngdekraften, er negativt, hvilket betyder, at tyngdekraften gør negativt arbejde. Dette skyldes, at tyngdekraften fungerer mod den opadgående bevægelse af bolden.

2. lige nedad:

* Gravitationskraft (F) er nedad, og forskydningen (D) er også nedad. Vinklen mellem dem er 0 grader.

* Arbejde =f × d × cos (0 °) =fd (da cos (0 °) =1)

* Det arbejde, der udføres af tyngdekraften, er positivt, hvilket betyder, at tyngdekraften gør positivt arbejde. Dette skyldes, at tyngdekraften fungerer i samme retning som boldens bevægelse.

3. vandret:

* Gravitationskraft (F) er nedad, og forskydningen (D) er vandret. Vinklen mellem dem er 90 grader.

* Arbejde =f × d × cos (90 °) =0 (da cos (90 °) =0)

* Intet arbejde udføres af tyngdekraften, fordi kraften fungerer vinkelret på bevægelsesretningen.

Beregning af værket

For at få de specifikke værdier er vi nødt til at kende tyngdekraften, der virker på bolden. Vi kan beregne det ved hjælp af:

* Force (F) =masse (M) × Acceleration på grund af tyngdekraften (G)

* g =9,8 m/s² (ca.)

Lad os tilslutte værdierne til de opadgående og nedadgående scenarier:

* F =3 kg × 9,8 m/s² =29,4 n

* opad:

* Arbejde =-fd =-(29,4 n) × 2 m =-58,8 j

* nedad:

* Arbejde =fd =(29,4 n) × 2 m =58,8 j

resume

* opad: Arbejde udført af tyngdekraften er -58,8 J (negativt arbejde).

* nedad: Arbejde udført af tyngdekraften er 58,8 J (positivt arbejde).

* Horisontalt: Arbejde udført af tyngdekraften er 0 J (intet arbejde).