Alege rezolvarea exercițiului:
Exercițiul 1 (gratuit)
Rezolvare scurtă
Condiția de efectuare a lucrului mecanic: \( L = F \cdot d \cdot \cos \alpha \neq 0 \).
1. Laptop:
\( d = 0 \Rightarrow L = 0 \) (Nu se efectuează lucru mecanic).
2. Camion în mișcare:
Forța de tracțiune a motorului: \( \vec{F}_{\text{tractiune}} \) pe direcția deplasării (\( \alpha = 0^\circ \)).
Distanța parcursă: \( d \).
\( L = F_{\text{tractiune}} \cdot d > 0 \) (Se efectuează lucru mecanic).
3. Copii mergând cu ghiozdanul:
Forța pe verticală, deplasarea pe orizontală: \( \alpha = 90^\circ \Rightarrow \cos 90^\circ = 0 \).
\( L = F \cdot d \cdot \cos 90^\circ = 0 \) (Nu se efectuează lucru mecanic).
4. Tăiatul lemnelor:
Forța musculară/greutatea toporului: \( \vec{F} \).
Distanța parcursă de topor: \( d \).
\( L = F \cdot d > 0 \) (Se efectuează lucru mecanic).
5. Macaraua care ridică materiale:
Forța de tracțiune a cablului: \( \vec{F}_{\text{cablu}} \) orientată în sus.
Distanța parcursă pe verticală: \( h \).
\( L = F_{\text{cablu}} \cdot h > 0 \) (Se efectuează lucru mecanic).
Rezolvare detaliată
Analiza condițiilor de efectuare a lucrului mecanic
În fizică, o forță \( \vec{F} \) efectuează lucru mecanic \( L \) dacă și numai dacă punctul său de aplicație se deplasează pe o distanță \( d \neq 0 \) pe o direcție care nu este perpendiculară pe forță (\( \alpha \neq 90^\circ \)): \[ L = F \cdot d \cdot \cos \alpha \] Vom analiza fiecare dintre cele 5 imagini prezentate la exercițiul 1:Imaginea 1: Persoană care lucrează la laptop
- Persoana depune un efort intelectual, însă nu acționează cu o forță care să determine deplasarea unui corp pe o distanță macroscopică. - Deplasarea este nulă (\( d = 0 \)). - Concluzie: Nu se efectuează lucru mecanic (\( L = 0 \)).Imaginea 2: Camion care se deplasează pe șosea
- Motorul camionului dezvoltă o forță de tracțiune \( \vec{F}_{\text{tractiune}} \) orientată pe direcția și în sensul deplasării. - Camionul parcurge o distanță \( d \) de-a lungul șoselei. - Concluzie: Se efectuează lucru mecanic motor de către forța de tracțiune a motorului pe distanța parcursă de camion: \[ L = F_{\text{tractiune}} \cdot d > 0 \] (De asemenea, forța de frecare efectuează lucru mecanic rezistent).Imaginea 3: Copii care merg cu ghiozdanele în spate pe un drum orizontal
- Forța exercitată de umeri asupra ghiozdanelor este verticală (în sus), echilibrând greutatea ghiozdanelor (\( \vec{F} = -\vec{G} \)). - Deplasarea copiilor se face pe direcție orizontală. - Unghiul dintre forța aplicată ghiozdanului și direcția de deplasare este \( \alpha = 90^\circ \), deci \( \cos 90^\circ = 0 \). - Concluzie: Nu se efectuează lucru mecanic asupra ghiozdanelor pe direcția de mers (\( L = 0 \)).Imaginea 4: Persoană care taie lemne cu un topor
- Persoana exercită o forță musculară \( \vec{F} \) asupra toporului în timpul mișcării acestuia. - Toporul se deplasează pe o distanță \( d \) (pe traiectoria loviturii și prin pătrunderea în lemn). - Concluzie: Se efectuează lucru mecanic de către forța musculară și forța de greutate a toporului pe distanța parcursă de lamă: \[ L > 0 \]Imaginea 5: Macara care ridică materiale de construcție
- Macaraua exercită o forță de tracțiune verticală în sus prin cablu (\( \vec{F} \)) asupra materialelor. - Materialele sunt deplasate pe verticală pe o înălțime \( h \) (distanța \( d = h \)). - Concluzie: Se efectuează lucru mecanic motor de către forța de tracțiune a cablului macaralei pe înălțimea \( h \): \[ L = F \cdot h > 0 \] (Greutatea materialelor efectuează un lucru mecanic rezistent: \( L_G = -mgh \)).Rezolvare scurtă:
1. \( d = 0 \Rightarrow L = 0 \) (Nu)
2. \( L = F_{\text{tractiune}} \cdot d \neq 0 \), forța motorului pe distanța \( d \) (Da)
3. \( \alpha = 90^\circ \Rightarrow L = F \cdot d \cdot \cos 90^\circ = 0 \) (Nu)
4. \( L = F_{\text{brat}} \cdot d \neq 0 \), forța musculară pe cursa toporului \( d \) (Da)
5. \( L = F_{\text{cablu}} \cdot h \neq 0 \), forța de tracțiune pe înălțimea \( h \) (Da)
