راهنمایی کوتاه: از قانون پایستگی انرژی مکانیکی با در نظر گرفتن کار اصطکاک استفاده میکنیم.
گامبهگام:
- ۱) انرژی مکانیکی اولیه (در ارتفاع اولیه h) برابر است با انرژی پتانسیل: E1 = mgh
- ۲) انرژی مکانیکی در نقطهی پایانی (ارتفاع ۲ متر) برابر است با مجموع انرژی پتانسیل و جنبشی: E2 = mg(2) + ½mv²
- ۳) کار اصطکاک (Wf) برابر ۵۰ ژول است و از انرژی سیستم کاسته میشود: E1 - Wf = E2
- ۴) مقادیر را جایگذاری میکنیم: m=5 kg, v=6 m/s, g≈10 m/s², Wf=50 J
- ۵) معادله: (5×10×h) - 50 = (5×10×2) + (½×5×6²)
- ۶) محاسبات: 50h - 50 = 100 + 90 → 50h - 50 = 190 → 50h = 240 → h = 4.8
پاسخ نهایی: ارتفاع اولیه جسم ۴.۸ متر بود.
مثال مشابه: اگر جسمی ۳ کیلوگرمی از ارتفاعی رها شود و با سرعت ۴ m/s به ارتفاع ۱ متری برسد و کار اصطکاک ۲۰ ژول باشد، ارتفاع اولیه چقدر است؟ (پاسخ: حدود ۱.۸ متر)
اگر میخواهی بیشتر یاد بگیری: میتوانی تمرین کنی که اگر اصطکاک نبود (Wf=0) ارتفاع اولیه چقدر میشد؟ (پاسخ: ۳.۸ متر) این تفاوت نشاندهندهی اثر اصطکاک است.
