m·กลศาสตร์ ๑–๒สอวน. ค่าย 1 · PHYSICS
คำตอบสั้น · บทที่ 6
CLASSICAL MECHANICS · PART 2
06

คำตอบสั้น · งาน พลังงานจลน์ และกำลัง

Work, Kinetic Energy & Power

ตรวจผลลัพธ์สำคัญของแต่ละข้อหลังลองทำด้วยตัวเอง ข้อพิสูจน์แสดงเฉพาะข้อสรุป และบางข้อแสดงเฉพาะปริมาณหลัก

กลับบทเรียน →

วิทยาการ: นายสาธิต ศิริวัชน์ (Mr.Satit Siriwach) AKA.COOLNUT

คำตอบ ข้อ 6.1
[

Pnet=0P_{net}=0 และ KK คงที่ แม้แรงสุทธิไม่เป็นศูนย์

]
คำตอบ ข้อ 6.2
[

K′−K=−m𝒖⋅𝒗+mu2/2K'-K=-m\mathbf u\cdot\mathbf v+mu^2/2; K′=KK'=K เมื่อ 𝒖⋅𝒗=u2/2\mathbf u\cdot\mathbf v=u^2/2

]
คำตอบ ข้อ 6.3
[

ไม่มีพลังงานศักย์แบบค่าเดียวที่ให้ 𝑭=−∇U\mathbf F=-\nabla U บนบริเวณที่ครอบคลุมทั้งสองเส้นทาง

]
คำตอบ ข้อ 6.4
[

∇×𝑭=0\nabla\times\mathbf F=0 เมื่อ r≠0r\ne0; งานรอบทวนเข็มนาฬิกา W=2πA=4πJ≈12.57JW=2\pi A=4\pi\,\mathrm J\approx12.57\,\mathrm J; ไม่มีศักย์แบบค่าเดียวทั่วโดเมนนี้

]
คำตอบ ข้อ 6.5
[

W=8JW=8\,\mathrm J

]
คำตอบ ข้อ 6.6
[

v(x)=40(1−e−x/(2m))m/sv(x)=\sqrt{40(1-e^{-x/(2\,\mathrm m)})}\,\mathrm{m/s}; v∞=40≈6.32m/sv_\infty=\sqrt{40}\approx6.32\,\mathrm{m/s}

]
คำตอบ ข้อ 6.7
[

Δx=20ln⁡2≈13.86m\Delta x=20\ln2\approx13.86\,\mathrm m

]
คำตอบ ข้อ 6.8
[

v(t)=v02+2Pt/mv(t)=\sqrt{v_0^2+2Pt/m}; v(10s)≈31.62m/sv(10\,\mathrm s)\approx31.62\,\mathrm{m/s}

]
คำตอบ ข้อ 6.9
[

vB=12≈3.46m/sv_B=\sqrt{12}\approx3.46\,\mathrm{m/s}

]
คำตอบ ข้อ 6.10
[

เร็วที่สุดที่ x=2mx=2\,\mathrm m โดย vmax=10m/sv_{\max}=\sqrt{10}\,\mathrm{m/s}; หยุดอีกครั้งที่ x=4mx=4\,\mathrm m

]
คำตอบ ข้อ 6.11
[

W=8JW=8\,\mathrm J; ϕ=αx2y/2+C\phi=\alpha x^2y/2+C

]
คำตอบ ข้อ 6.12
[

Warc=6πJW_{\mathrm{arc}}=6\pi\,\mathrm J; Wchord=12JW_{\mathrm{chord}}=12\,\mathrm J; ขึ้นกับเส้นทาง

]
คำตอบ ข้อ 6.13
[

P(t)=3λuat2/2P(t)=3\lambda uat^2/2; W=24JW=24\,\mathrm J

]
คำตอบ ข้อ 6.14
[

W=2π(βR2+Fzc)=10.6π≈33.30JW=2\pi(\beta R^2+F_zc)=10.6\pi\approx33.30\,\mathrm J

]
คำตอบ ข้อ 6.15
[

ϕ=αxyz+C\phi=\alpha xyz+C; W=30JW=30\,\mathrm J

]
คำตอบ ข้อ 6.16
[

W=𝑭⋅(𝒓B−𝒓A)=16JW=\mathbf F\cdot(\mathbf r_B-\mathbf r_A)=16\,\mathrm J

]
คำตอบ ข้อ 6.17
[

W=8JW=8\,\mathrm J; ϕ=γxy2+C\phi=\gamma xy^2+C

]
คำตอบ ข้อ 6.18
[

W=2βab=12JW=2\beta ab=12\,\mathrm J

]
คำตอบ ข้อ 6.19
[

𝑭=−(2U0x/a2)𝒊̂−(4U0y/b2)𝒋̂\mathbf F=-(2U_0x/a^2)\hat{\mathbf i}-(4U_0y/b^2)\hat{\mathbf j}; ที่จุดกำหนดได้ (−5,−20)N(-5,-20)\,\mathrm N

]
คำตอบ ข้อ 6.20
[

∇×𝑭=0\nabla\times\mathbf F=0; U=kx2/2+ky2U=kx^2/2+ky^2; U(2,1)=12JU(2,1)=12\,\mathrm J

]
คำตอบ ข้อ 6.21
[

∇×𝑭=0\nabla\times\mathbf F=0; ϕ=axy+cxz+dyz+C\phi=axy+cxz+dyz+C; W=11JW=11\,\mathrm J

]
คำตอบ ข้อ 6.22
[

∇×𝑭=2β𝒌̂\nabla\times\mathbf F=2\beta\hat{\mathbf k}; W=24πJW=24\pi\,\mathrm J

]
คำตอบ ข้อ 6.23
[

รอบทวนเข็มนาฬิกา W=2πA=4πJW=2\pi A=4\pi\,\mathrm J; ไม่มีศักย์แบบค่าเดียวทั่วระนาบที่ตัดจุดกำเนิดออก

]
คำตอบ ข้อ 6.24
[

∇×𝑭=0\nabla\times\mathbf F=0; ϕ=ax2y+cxz+dyz+C\phi=ax^2y+cxz+dyz+C; W=10JW=10\,\mathrm J

]
คำตอบ ข้อ 6.25
[

vB=4+3.75π≈3.97m/sv_B=\sqrt{4+3.75\pi}\approx3.97\,\mathrm{m/s}

]
คำตอบ ข้อ 6.26
[

𝑭=−(4U0x3/a4)𝒊̂−(2U0y/b2)𝒋̂\mathbf F=-(4U_0x^3/a^4)\hat{\mathbf i}-(2U_0y/b^2)\hat{\mathbf j}; vB=2.00m/sv_B=2.00\,\mathrm{m/s}

]
คำตอบ ข้อ 6.27
[

P=βR2ω=18WP=\beta R^2\omega=18\,\mathrm W; W=12πJW=12\pi\,\mathrm J

]
คำตอบ ข้อ 6.28
[

v(x)=k(x2−x02)/mv(x)=\sqrt{k(x^2-x_0^2)/m}; t≈1.032st\approx1.032\,\mathrm s

]
คำตอบ ข้อ 6.29
[

∇×𝑭=2γ𝒌̂\nabla\times\mathbf F=2\gamma\hat{\mathbf k}; งานตามส่วนโค้ง 2πJ2\pi\,\mathrm J; งานเข้าหาศูนย์ตามรัศมี 4J4\,\mathrm J

]
คำตอบ ข้อ 6.30
[

W(n)=12/(n+1)JW(n)=12/(n+1)\,\mathrm J; ขีดจำกัดเป็น 12J12\,\mathrm J และ 00 ตามลำดับ

]

ไปเรียนด้วยกัน

วิทยาการ: นายสาธิต ศิริวัชน์ (Mr.Satit Siriwach) AKA.COOLNUT