 |
Fizika egyszerűen |
 |
Húzzunk szánkót: annál jobban elfáradunk, minél többen ülnek rajta (nagyobb súrlódási erő ellenében kell húzni), és minél hoszabb úton kell elhúzni. A befektetett munka nagysága:
W = F * s .
F = m * g erővel tartjuk meg az m tömegű testet. Ahhoz hogy h magasságra felemeljük:
W = m *g *h munkát kell befektetnünk.
h = 1.8 m magasan van az
m = 1 kg tömegű téglatest.
W = m *g *h = 1 kg * 10 m/s2 * 1.8 m = 18 J munkával emeltük fel ezt a testet a tesztpályára. Meredek lejtőn zuhanjon alá egy rugóstálcára.
A tálca alatti rugó D = 1 cm-t nyomódik össze F = 100 N (10 kg súly) erő hatására:
F = d * D , ahol d = 100 N/cm rugalmassági állandó, D pedig a megnyúlás/összenyomódás nagysága.
Az első D = 1 cm összenyomódás W = F * s = 100 N * 1/100 m = 1 J munkát igényel,
a második centiméter F = 200 N erő ellenében W = 2 J munkát igényel,
a harmadik centiméter F = 300 N erő ellenében W = 3 J munkát igényel,
....
a hatodik centiméter F = 600 N erő ellenében W = 6 J munkát igényel.
A átlagos erőhatás a rugóra F = 0 N és F = 600 N között F = 300 N, így a D = 6 cm összenyomásra fektetett munka: W = F * D = 300 N * 6/100 m = 18 J.
Az összenyomott rugó feldobja a téglatestet h = 1.8 m magasra a második lejtőn, amelyről a harmadik lejtőn alázuhan. A Lejtő aljában a
W = m *g *h = 1 kg * 10 m/s2 * 1.8 m = 18 J helyzeti energia
Ek = m * v2 / 2 mozgási energiába alakul át, amiből a kezdeti sebesség
v2 = 2 * Ek / m = 2 * 18 J / 1 kg = 36 m2 / s2 = ( 6 m/s )2
v = 6 m/s kezdősebességgel ( Ek = 18 J mozgási energiával) a téglatest a márványpadlón
n = 0.1 súrlódási együtthatóval L távolságra elcsúszik
Fs = n * Fny = 0.1 * 10 N = 1 N súrlódási fékezőerő ellenébe.
W = Fs * L összefüggés alapján
L = W / Fs = 18 J / 1 N = 18 m messzire csúszik a téglatest.
|
|
|
|
|