功与能的区别

功 (Work)

我们可以把功看作是一种能量传递的形式。每当我们走路时,我们实际上在地面做功;反过来,当我们行走时,地面也在对我们做功。此外,必须在外力的作用下,物体沿着特定的方向移动了一定的距离,这才能被称之为功。这意味着功的概念取决于位移。要产生功,必须同时存在力和从一个位置到另一个位置的移动。

“功”这个词最早是由加斯帕德-古斯塔夫·科里奥利提出的。他是一位法国数学家,在1826年创造了这个词。物理学中,功的国际单位(SI unit)是焦耳。

功的公式

> \begin{matrix} W = \bigtriangleup KE \\ KE = \frac{1}{2} mv^{2} \\ W = F \bigtriangleup r \cos \Theta \end{matrix}

能量 (Energy)

能量可以被定义为对物体做功能力的一种度量。它不是一种物质实体。能量可以以多种形式储存和度量。它也被称为在一定距离上做功的力。能量涉及物体做功的能力。物理学中,能量的国际单位是焦耳。

能量的公式

> E_{k} = \frac{1}{2} mv^{2}

>

>

>

> Here,

>

>

>

> Ek = 物体的动能

>

>

>

>

>

> m = 物体的质量

>

>

>

>

>

> v = 物体的速度

下面我们来看看功与能的区别对照表:

S.No

能量 —

— 1

功是对物体施加力并使其移动一定距离的能力。

能量是提供或产生功的能力。 2

力分量与位移之间存在平行关系。

能量是所做功的结果。 3

它是作用于物体上并导致某种位移的动作。

它被描述为系统的一个属性。 4

标量单位。

标量单位。 5

功 = 力 × 距离

根据能量的种类有不同的方程 6

如果施加的力与位移方向相同,则功为正。

这里没有方向分量,因为它是标量 7

如果施加的力与位移方向相反,则功为负。

同样这里也没有方向分量,因为它是一个标量 8

“功”这个词直到1826年才开始使用

“能量”这个概念早在公元前4年就已经提出

示例问题

问题 1: 如果在重力加速度 g = 10ms-2 的情况下,用一个 30 N 的力将 2kg 的负载提升到 10m 的高度,计算此过程中做了多少功?
解答:

> 已知,提升力 mg = 30 N;高度 h = 10 m

>

>

>

>

>

> 所做的功 W = ?

>

>

>

>

>

> W = F.S (或) mgh

>

>

>

>

>

> = 30 × 10

>

>

>

>

>

> W = 300 J

>

>

>

>

>

> 因此,答案是 300J

问题 2: 如果 10 N 的力作用在物体上,产生了 2 m 的位移,计算所做的功是多少?
解答:

> 已知,F (力) = 10 N,

>

>

>

>

>

> d (位移) = 2 m,

>

>

>

>

>

> W (所做的功) = F × d

>

>

>

>

>

> = 10 N × 2 m

>

>

>

>

>

> = 20 Nm (或 20 J).

问题 3: 一个质量为 10kg 的静止物体受到 16N 的力作用。求 10秒后的动能。
解答:

> 质量 m = 10 kg

>

>

>

>

>

> 力 F = 16 N

>

>

>

>

>

> 时间 t = 10 s

>

>

>

>

>

> 加速度 a = F/m = 16/10 = 1.6 m/s²

>

>

>

>

>

> 我们知道 v = u + at (初速度 u=0)

>

>

>

>

>

> v = 0 + 1.6 × 10 = 16 m/s

>

>

>

>

>

> 动能 KE = 1/2mv²

>

>

>

>

>

> = 0.5 × 10 × 16 × 16

>

>

>

>

>

> = 1280J

问题 4: 一个质量为 5kg 的物体被垂直抛出,其动能为 1000 J。如果重力加速度为 10ms-2,求动能变为初始值一半时的高度。
解答:

> 质量 m = 5kg

>

>

>

>

>

> 初始动能 E = 1000J

>

>

>

>

>

> 重力加速度 g = 10m s-2

>

>

>

>

>

> 在高度 ‘h‘ 处,势能的增加 mgh 等于动能的损失 E/2

>

>

>

>

>

> 5 × 10 × h = 1000/2

>

>

>

>

>

> h = 500/50

>

>

>

>

>

> h = 10m

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