(a) 功是力与位移的乘积。 (b) 在圆周运动的物体上所做的功为零。 (c) 当一个一千克的力使物体沿力的方向移动一米的距离时,所做的功为 1 焦耳。 (d) 物体做功的能力称为能量。物体由于运动而做功的能力称为动能。
我们知道功的公式:$W=Fd\cos\theta$ 其中,$W\rightarrow$ 功;$F\rightarrow$ 作用力;$d\rightarrow$ 位移;$\theta\rightarrow$ 作用力方向与位移方向之间的夹角。因此,从上述功的表达式可以看出,它取决于:(i) 作用在物体上的力 (ii) 物体的位移 (iii) 作用力方向与位移方向之间的夹角。
力作用在物体上,但功可能为零。例如,一个人推墙。这里施加了力,但没有位移,所以所做的功为零。
一个男孩垂直向上抛出一个橡胶球。(a) 男孩施加的力所做的功为正功,因为橡胶球的位移方向与施加力的方向相同。(b) 地球的万有引力所做的功为负功,因为位移方向与万有引力方向相反。
功的公式:$W=Fd\cos\theta$ $W\rightarrow$功;$d\rightarrow$位移;$\theta\rightarrow$力作用方向与位移方向之间的夹角。
已知,球的质量 $m=200\ g=0.2\ kg$;高度 $h=5\ m$;重力加速度 $g=9.8\ m/s^2$。因此,球的势能 $P=mgh$ $=0.2\times9.8\times5$ $=9.8\ 焦耳$。当球到达地面时,其总能量转化为动能。因此,球的动能为 $9.8\ m/s^2$。
设每个物体的质量为 $m$。已知,第一个物体的速度 $v_1=2\ m/s$;第二个物体的速度 $v_2=6\ m/s$。因此,第一个物体的动能 $K_1=\frac{1}{2}mv_1^2$ $=\frac{1}{2}m(2)^2$ $=2m\ 焦耳$。同样,第二个物体的动能 $K_2=\frac{1}{2}mv_2^2$ $=\frac{1}{2}m(6)^2$ $=18m\ 焦耳$。因此,$\frac{K_1}{K_2}=\frac{2m}{18m}$ 或 $K_1:K_2=1:9$。因此,动能之比为 1:9。
已知,物体的质量 $m=2\ kg$;初速度 $u=0$;重力加速度 $g=10\ m/s^2$;时间 $t=2\ s$。根据运动学公式 $v=u+gt$,$v=0+10\times2$ 或 $v=20\ m/s$。因此,物体的动能 $K=\frac{1}{2}mv^2$ $=\frac{1}{2}\times2\times20^2$ $=400\ J$。因此,物体在 2 秒末的动能为 400 焦耳。
已知,骑摩托车的人和摩托车的总质量 $m=150\ kg$;摩托车的初速度 $v_1=10\ m/s$;末速度 $v_2=5\ m/s$。因此,刹车降低摩托车速度所做的功等于摩托车动能的变化。所以,$W=K_1-K_2$ $=\frac{1}{2}m(v_1^2-v_2^2)$ $=\frac{1}{2}\times150(10^2-5^2)$ $=75\times75$ $=5625\ 焦耳$。因此,刹车降低摩托车速度所做的功为 5625 焦耳。
已知,石头的质量 $m=10\ kg$;梯子的高度 $h=5\ m$;重力加速度 $g=10\ m/s^2$。根据运动学公式 $v^2=u^2+2gh$,$v^2=0+2\times10\ m/s^2\times 5\ m$,$v^2=100\ m^2/s^2$,$v=10\ m/s$。动能 $K=\frac{1}{2}mv^2$ $=\frac{1}{2}\times 10\ kg.\times100\ m^2/s^2$ $=500\ 焦耳$。因此,石头到达地面时的动能为 500 焦耳。
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