Fragenbank: Arbeit: Grafiken

Während einer praktischen Physikstunde führt eine Gruppe von Schülern ein Experiment durch, um die Beziehung zwischen der Arbeit, die von einer Kraft verrichtet wird, und der Verschiebung eines Objekts über eine reibungsfreie horizontale Fläche zu untersuchen. Sie üben eine konstante Kraft in eine Richtung parallel zur Verschiebung aus und notieren die Werte von Kraft und Verschiebung in einem Diagramm von Kraft gegen Verschiebung. Angenommen, das erhaltene Diagramm ist ein Rechteck mit einer Basis von 4,0 m und einer Höhe von 10,0 N, wie viel Arbeit wird von der Kraft auf das Objekt verrichtet?

João schiebt eine Kiste mit einer konstanten Kraft von 40 N über 10 Meter. Wie viel Arbeit leistet João? Verwende ein Diagramm von Kraft gegen Verschiebung, um die von João geleistete Arbeit zu berechnen, und erkläre, wie du zu dem Ergebnis gekommen bist. Denke daran, die geeigneten Maßeinheiten zu berücksichtigen.

Eine konstante Kraft von 100 N wird auf einen Block mit einer Masse von 10 kg angewendet, der sich anfänglich in Ruhe befindet, und der Block bewegt sich über eine reibungsfreie horizontale Oberfläche über eine Strecke von 5 m. Verwenden Sie ein Diagramm von Kraft gegen Verschiebung, um die von der Kraft bei der Verschiebung des Blocks geleistete Arbeit zu bestimmen. Berücksichtigen Sie, dass der Winkel zwischen der angewendeten Kraft und der Richtung der Verschiebung 0 Grad beträgt, was bedeutet, dass die Kraft in die gleiche Richtung wie die Verschiebung angewendet wird. Erklären Sie anschließend, wie die Verwendung von Diagrammen die Berechnung der Arbeit in praktischen Situationen erleichtern kann.

Sie helfen einer Gruppe von Studierenden, das Konzept Arbeit und Grafiken in der Physik zu verstehen. Sie haben Daten zur Verschiebung (in Metern) eines Objekts gesammelt, das sich unter der Einwirkung einer konstanten Kraft von 200 N bewegt, die in dieselbe Richtung und in dieselbe Richtung wie die Verschiebung wirkt, in einem Verschiebungs-gegen-Zeit-Diagramm. Verwenden Sie das bereitgestellte Diagramm, um den Wert der von der Kraft während der ersten 10 Sekunden geleisteten Arbeit zu bestimmen.

Ein Vergnügungspark hat kürzlich eine neue Achterbahn installiert, deren Strecke verschiedene Höhen und Tiefen aufweist. Ein Wagen mit 200 kg startet von Punkt A und erreicht verschiedene Höhen, bis er Punkt B erreicht. Die auf den Wagen wirkende Gravitationskraft ist konstant. Ein Diagramm zeigt die Beziehung zwischen der Höhe (h) in Metern und der horizontalen Distanz (x) in Metern entlang der Strecke. Unter Berücksichtigung des bereitgestellten Diagramms: (a) Bestimmen Sie die potenzielle Schwerkraftenergie des Wagens auf der maximalen Höhe und der minimalen Höhe. (b) Berechnen Sie die Änderung der potenziellen Schwerkraftenergie zwischen den Punkten A und B. (c) Da die Reibungskraft vernachlässigbar ist, erklären Sie, welche Komponente der Gravitationskraft Arbeit verrichtet und wie sich dies auf die kinetische Energie des Wagens auswirkt.