Terus ke kandungan
IGCSE·Tuition
Fizik · Pelajaran

Jejak simpanan tenaga dalam sistem ringkas

Bola jatuh, bandul berayun, kereta menekan brek, dan soalan tanya di mana tenaga pada setiap ketika.

Dalam halaman ini
  1. Bagaimana saya mengikuti tenaga dalam sesebuah sistem?
  2. Contoh berlangkah
  3. Apakah kesilapan yang perlu dielakkan?
  4. Semak kendiri
  5. Ke mana selepas ini?

Dalam sistem ringkas, anda menjejak berapa banyak tenaga dalam setiap simpanan (store) pada awal dan akhir, kemudian menunjukkan ke mana perbezaan itu pergi. Jumlah tenaga adalah kekal: ia tidak hilang, ia berpindah antara simpanan.

Pelajaran ini membina atas mengira kerja sepanjang sesaran, kerana melakukan kerja ialah satu cara tenaga berpindah antara simpanan. Ia juga menyokong kuasa dan sumber tenaga.

Bagaimana saya mengikuti tenaga dalam sesebuah sistem?

Gunakan rutin empat langkah yang ringkas.

  1. Senaraikan simpanan pada awal. Bagi bola yang dipegang tinggi, ini ialah tenaga keupayaan graviti.
  2. Senaraikan simpanan pada akhir. Bagi bola sebelum mendarat, ini terutamanya tenaga kinetik.
  3. Namakan pemindahan. Jatuh ialah pemindahan mekanikal oleh daya graviti.
  4. Semak simpanan tambahan. Dengan rintangan udara, sebahagian tenaga juga pergi ke simpanan terma.

Dua rumus yang anda perlukan ialah:

  • Perubahan tenaga keupayaan graviti = mgh (jisim dalam kg, g = 10 N/kg, perubahan ketinggian dalam m).
  • Tenaga kinetik (kinetic energy) = ½mv² (jisim dalam kg, laju dalam m/s).

Contoh berlangkah

Bola berjisim 0.50 kg dijatuhkan dari ketinggian 3.0 m. Ambil g = 10 N/kg dan abaikan rintangan udara. Cari lajunya sebelum mendarat. (Data contoh rekaan.)

Langkah 1, tenaga keupayaan graviti yang hilang. mgh = 0.50 × 10 × 3.0 = 15 J.

Langkah 2, guna keabadian. Tanpa rintangan udara, semua 15 J menjadi tenaga kinetik, maka KE = 15 J.

Langkah 3, guna KE = ½mv². 15 = ½ × 0.50 × v², maka 15 = 0.25 × v².

Langkah 4, selesaikan. v² = 15 ÷ 0.25 = 60, dan v = √60 = 7.7 m/s (2 angka bererti).

Langkah 5, semak. ½ × 0.50 × 7.75² ≈ 15.0 J, yang sepadan.

Sekarang andaikan ukuran menunjukkan bola mendarat dengan 12 J tenaga kinetik. Baki 3 J pergi ke simpanan terma udara dan bola, dan sebahagian menjadi bunyi. Jumlahnya masih 15 J.

Apakah kesilapan yang perlu dielakkan?

Kesilapan lazim ialah lupa menguasaduakan laju atau lupa ½.

Jawapan yang salah: KE troli 2.0 kg pada 3.0 m/s ialah ½ × 2.0 × 3.0 = 3.0 J.

Murid mendarab dengan laju tetapi tidak menguasaduakannya.

Pembetulannya: KE = ½ × 2.0 × 3.0² = ½ × 2.0 × 9.0 = 9.0 J. Kuasa dua dilakukan sebelum mendarab dengan ½m. Semakan ringkas: menggandakan laju mesti menjadikan tenaga kinetik empat kali ganda.

Semak kendiri

Cuba soalan ini tanpa kalkulator, kemudian buka setiap jawapan. Guna g = 10 N/kg.

1. Bandul dilepaskan dari titik tertingginya. Namakan simpanan tenaga utama di titik tertinggi, di titik terendah, dan ke mana kehilangan tenaga yang kecil itu pergi.

Lihat jawapan

Titik tertinggi: keupayaan graviti (dan seketika tiada kinetik). Titik terendah: terutamanya kinetik. Kehilangan kecil itu pergi ke simpanan terma udara dan pangsi.

2. Cari tenaga kinetik troli 2.0 kg yang bergerak pada 4.0 m/s.

Lihat jawapan

KE = ½ × 2.0 × 4.0² = ½ × 2.0 × 16 = 16 J.

3. Batu 0.20 kg dilontar tegak ke atas pada 10 m/s. Dengan mengabaikan rintangan udara, berapakah ketinggian maksimumnya?

Lihat jawapan

KE pada mulanya = ½ × 0.20 × 10² = 10 J. Di titik tertinggi, semuanya ialah tenaga keupayaan graviti: 0.20 × 10 × h = 10, maka h = 5.0 m.

Ke mana selepas ini?

Setelah tenaga dijejak antara simpanan, anda boleh bertanya berapa banyak yang berguna. Pelajaran seterusnya, kira kecekapan dengan kuantiti yang konsisten, menjawabnya. Log kesilapan dan baris ujian semula berguna apabila anda mahu merekod simpanan atau rumus yang sentiasa tercampur.

Jika anda boleh mengikut setiap langkah tetapi tersangkut apabila sistemnya baharu, guru dalam tuisyen Fizik dalam talian satu dengan satu boleh membina contoh baharu bersama anda sehingga rutin ini menjadi tabiat.

Soalan lazim

Apakah simpanan tenaga yang perlu saya namakan?

Yang biasa ialah kinetik, keupayaan graviti, kenyal, kimia, terma dan nuklear. Tenaga berpindah antara simpanan melalui kerja mekanikal, kerja elektrik, pemanasan atau sinaran. Semak laman sukatan Cambridge IGCSE Physics semasa untuk perkataan tepat bagi tahun peperiksaan anda, kerana istilah simpanan dan bentuk tenaga boleh berbeza.

Rumus mana yang saya guna untuk tenaga kinetik dan keupayaan graviti?

Tenaga kinetik = ½mv², dengan jisim dalam kg dan laju dalam m/s. Perubahan tenaga keupayaan graviti = mgh, dengan g = 10 N/kg kecuali soalan memberi nilai lain dan h ialah perubahan ketinggian mencancang dalam meter. Kedua-duanya memberi joule apabila unit adalah piawai.

Mengapa tenaga di bawah kadangkala kurang daripada di awal?

Jika rintangan udara atau geseran bertindak, sebahagian tenaga keupayaan graviti dipindahkan ke simpanan terma objek dan persekitaran, dan sebahagian menjadi bunyi. Jumlah tenaga tidak berubah, tetapi tenaga kinetik di bawah lebih kecil daripada tenaga keupayaan yang hilang.

Dikemas kini:

Langkah seterusnya

Jika anda boleh sebut rumus tetapi hilang jejak ke mana tenaga pergi, guru satu dengan satu boleh lakar setiap sistem bersama anda dan bina tabiat yang kukuh untuk peperiksaan.

Kelas percubaan berbayar satu jam pada kadar guru yang disahkan, bermula RM80.

Tuisyen diatur bersama ibu bapa atau penjaga. Hantar halaman ini kepada mereka melalui WhatsApp supaya mereka boleh bertanya bagi pihak anda.

Ibu bapa: tanya di sini

  • 9,000+ pelajar telah dibantu melalui perkhidmatan kami
  • 9+ tahun membantu pelajar IGCSE