如果一辆汽车的质量为1500公斤,那么将它的速度从30公里/小时提高到60公里/小时需要做多少功?
已知:
汽车质量,m = 1500 kg
汽车初始速度,u = 30 km/h = $\frac{30\times 1000m}{3600s}=\frac{25}{3}m/s$ [已将km/h转换为m/s]
汽车最终速度,v = 60 km/h = $\frac{60\times 1000m}{3600s}=\frac{50}{3}m/s$ [已将km/h转换为m/s]
求解:所做的功 (W)
解答
根据功-能定理或动能与功之间的关系,作用于物体的功等于其动能的变化。
因此,作用于汽车的功 = 汽车动能(K.E)的变化
= $最终动能 - 初始动能$
$所做的功, W =\frac{1}{2}m{v}^{2}-\frac{1}{2}m{u}^{2}$ $[\because K.E=\frac{1}{2}m{v}^{2}, \ 其中, 物体的质量=m, 物体运动的速度=v]$
$W=\frac{1}{2}m[{v}^{2}-{u}^{2}]$ [提出公因式]
现在,代入数值:
$W=\frac{1}{2}\times 1500[(\frac{50}{3}{)}^{2}-(\frac{25}{3}{)}^{2}]$
$W=\frac{1}{2}\times 1500[(\frac{50}{3}+\frac{25}{3})(\frac{50}{3}-\frac{25}{3})]$ $[\because ({a}^{2}-{b}^{2})=(a+b)(a-b)]$
$W=\frac{1}{2}\times 1500\times \frac{75}{3}\times \frac{25}{3}$
$W=156250J$
因此,如果汽车的质量为1500公斤,那么将它的速度从30公里/小时提高到60公里/小时需要做的功是156250焦耳。
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