Fizica Energia Potentiala Lucrul Mecanic

[IuliaNegulet]

Un corp de masa m=2 kg este ridicat pe un plan inclinat cu acceleratia a=5m/s, la inaltimea h=2,5m.Forta ce actioneaza asupra corpului are modulul F=20N si directia planului inclinat.Se neglijeaza frecarile.Determinati:
a)lucrul mecanic efectuat de forta de tractiune
b)variatia energiei potentiale
c)viteza corpului in varful planului inclinat

[IuliaNegulet]

Nu ma descurc deloc la aceasta problema.L=F*D si nu stiu cum as putea afla D acela am incercat toate metodele dar nu reusesc nimic

[Adi]

Este o problema tipica de plan inclinat. Avem mai multe rezolvate complet ca si model aici pe forum. Trebuie sa te asiguri intai ca studiezi teoria din manual si din caiet. Iti dau aici indicii pentru primii pasi. Sa luam pe rand.

a) lucrul mecanic efectuat de forta de tractiune. Cum forta este constanta in modul de-a lungul timpului si isi mentine si directia, atunci lucrul mecanic L = F*D, asa cum ai zis si tu. Dar cine este D? Esta lungimea de-a lungul careia se deplaseaza corpul. Daca iti maginezi planul inclinat ca si un triunghi dreptunghic, atunci inaltimea este o cateta si lungimea lui este ipotenuza. Cum stii o cateta, ca sa aflii ipotenuza trebuia sa mai stii un unghi. Adica trebuie sa aflii tocmai unghiul planului inclinat.  Daca il notam cu alfa, atunci tu trebuie sa aflii urmatoarele:

1. D(alfa, h) = ? (asta e matematica de clasa a sasea)
2. alfa = ? (asta e fizica de plan inclinat). Pentru asta trebuie sa folosesti faptul ca al nostru corp urca pe planul inclinat cu acceleratia a = 5 m/s^2. Pentru asta trebuie sa rezolvi problema inversa si mai simpla:

Un corp lasat singur sa cada pe un plan inclinat de unghi alfa, fara frecari, cu ce acceleratie de-a lungul planului inclinat cade? Sa zicem ca iti da a0(alfa), da?

Atunci daca corpul cade in jos cu acceleratia a0 daca e singur si cum la final urca cu acceleratia a, inseamna ca forta F cu care actionezi compenseaza pe acel a0 si adauga si a, nu?

F-ma0=ma, adica, nu?

Bun, deci din problema tu ai F, m, a si de aici aflii a0.

Din a0 odata ce stii functia a0(alfa) aflii alfa. Si apoi pe alfa il pui sus de tot.

Sper sa te ajute astea.

[IuliaNegulet]

da stiu problemele la planul inclinat numai ca la asta n-am nicio idee stim h deci sin alfa=h/l

[Adi]

da stiu problemele la planul inclinat numai ca la asta n-am nicio idee stim h deci sin alfa=h/l

Da, sin alfa=h/l, unde l este D-ul din discutia ta de mai sus. Bun, deci ai raspuns la prima intrebare, cea de geometrie de a sasea. Acum vezi si restul, care tin de fizica. Nu poti sa spui ca in prezent nu ai nici o idee, pentru ca tocmai ti-am dat toate ideile de care ai nevoie mai sus. Ti-am povestit intregul fir al problemei, cum o descompui in probleme mai simple pe care le rezolvi pas cu pas. Acum incearca sa rezolvi si pune rezolvarea ta aici ca noi sa iti confirmam daca e bine sau nu.

[IuliaNegulet]

pai stim doar h deci cum am putea afla pe l sau unghiul?

[mercur]

Desenează corect figura, trasează forţele care acţionează asupra corpului aflat pe planul înclinat, descompune-le corect şi de acolo afli unghiul (e pură trigonometrie); mai citeşte odată cu atenţie şi indicaţiile lui Adi.

[Adi]

pai stim doar h deci cum am putea afla pe l sau unghiul?

Am explicat mai sus detaliat. Daca stii unghiul, cum il stii pe h, atunci il aflii pe l (tu ai notat-o D initial) dupa formula pe care ai pus-o corect. Acum intrebarea este cum aflii unghiul. Iar unghiul il aflii din fizica, din faptul ca stii ca al nostru corp urca fara frecare pe planul inclinat cu forta F si acceleratia a. Din asta aflii unghiul, asa cum am descris mai sus. Fa desenul planului inclinat si pune fortele care sunt in problema. Reciteste tot ce am scris mai sus, chiar ti-am rezolvat problema pentru tine, doar fara sa fac calculele.

[IuliaNegulet]

am reusit sa fac problema n-am fost atenta la faptul ca se neglijeaza frecarile m-am grabit ca de obicei multumesc mult pentru ajutor!

[Adi]

Ne bucuram ca am fost de ajutor! Poti sa pui aici solutia ta, ca sa iti spunem daca este corecta? Si sa ajute si pe alti elevi ce vor vizita pe viitor acest topic de discutie?

[IuliaNegulet]

ma scuzati ca raspund asa tarziu am fost ocupata cu scoala promit ca in weekend scriu rezolvarea...v-as  fi recunoscatoare daca mi-ati mai da o mica idee la urmatoarea problema:
Peste un scripete ideal este trecut un fir suficient de lung si fara masa de capetele caruia sunt legate doua corpuri de masa m1=2,5 kg ,respectiv m2=1.5 kg.Fata de nivelul de referinta ho=0 corpul 1 ete tinut la h1=2 m iar corpul 2 la h2=1 m.Se lasa sistemul liber. Sa se calculeze:a)acceleratia corpurilor b)energia sistemului in starea initiala c)energia cinetica a sistemului in momentul in care corpurile se afla la acelasi nivel fata de cel de referinta d)energia cinetica a sistemului in momentul in care corpul 1 ajunge la nivelul de referinta.
Punctul a l-am facut la celelalte nu stiu sa mai misc nimic..

[Adi]

b) Energia de care vorbim aici este cea mecanica, adica suna intre energia potentiala gravitationala si energia cinetica pentru fiecare corp in parte. La momentul initial (punctul b), ambele corpuri se afla in repaus, de au energie cinetica zero. In schimb fiecare se afla la o inaltime fata de sol, deci daca iei energia potentiala a solului ca si zero, fiecare are energia potentiala mgh (m1gh1 si m2gh2). Suma lor plus 0 si 0 de la energia cinetica e energia totala a sistemului la momentul initial.

c) Cand copurile ajung la aceesi inaltime, calculezi la ce inaltime trebuie sa fie efectiv si atunci stii noua lor energie potentiala. Si cum corpurile sunt legate cu acelasi fir, atunci au aceeasi acceleratie ca si modul, desi ca si directii diferite si atunci au aceeasi viteza la acelasi moment de timp. Si atunci scrii cat e energia totala ca si functie de v. Si egalezi cu cea initiala si de aici afli care e v in acel moment.

[IuliaNegulet]

am aflat energiile potentiale dar energia cinetica nu stiu cum sa aflu acel V ma incurca

[Adi]

Pai folosesti legea conservarii energiei mecanice. E_cinetica_intial (care e zero) + E_potentiala_intial (pe care ai calculat-o) = E_cinetica_la_acel_moment (care e 1/2m1v^2 + 1/2m2v^2, deci acelasi v pentru ca la fiecare moment au aceeasi acceleratie pentru ca sunt unite de un fir extensibil) + E_potentiala_la_acel_moment (pe care iar ai calculat-o). In ecuatia asta tot ce nu stii este v si asa il calculezi.

[IuliaNegulet]

deci Eci+Epi=Ec
adica 0+m1h1+m2h2=1/2v^2(m1+m2)
v^2=2(m1h1+m2h2)/m1+m2
e bine asa?
si apoi mai trebuie aflata enercia cinetica care e egal cu 1/2v^2(m1+m2)?