รถยนต์ที่วิ่งด้วยความเร็ว 50 km/h เบรกด้วยความหน่วงคงที่ 4 m/s² จนหยุด หาระยะเบรก s
v₀ = 50 km/ha = −4 m/s²v = 0
s = m
2.จลนศาสตร์ยาก
จรวดจำลองถูกยิงขึ้นตรง ๆ จากหยุดนิ่ง เครื่องยนต์ให้ความเร่งขึ้นคงที่ 20 m/s² เป็นเวลา 1.5 s หลังจากนั้นเครื่องยนต์หยุดและจรวดเคลื่อนที่อย่างอิสระ ไม่คิดแรงต้านอากาศและใช้ g = 9.81 m/s² จงหาความสูงมากที่สุด hmax ที่จรวดขึ้นไปถึง
a = 20 m/s²t1 = 1.5 sg = 9.81 m/s²
hmax = m
3.กฎของนิวตันปานกลาง
กล่องหนัก 25 kg ถูกดันขึ้นทางลาดที่ทำมุม 35° กับแนวนอนด้วยอัตราเร็วคงที่ โดยแรงขนานกับทางลาด สัมประสิทธิ์แรงเสียดทานจลน์คือ 0.1 ใช้ g = 9.81 m/s² จงหาแรงดัน F
m = 25 kgθ = 35°μ = 0.1g = 9.81 m/s²
F = N
4.กฎของนิวตันยาก
ก้อนวัตถุมวล 4 kg บนโต๊ะแนวนอนเชื่อมด้วยเชือกเบาผ่านรอกไร้แรงเสียดทานกับมวลที่ห้อยอยู่ 6 kg สัมประสิทธิ์ความเสียดทานจลน์ระหว่างก้อนวัตถุกับโต๊ะคือ 0.2 ใช้ g = 9.81 m/s² หาแรงตึง T ในเชือก
m1 = 4 kgm2 = 6 kgμ = 0.2g = 9.81 m/s²
T = N
5.การเคลื่อนที่แบบโพรเจกไทล์ปานกลาง
ยิงลูกบอลจากพื้นราบที่มุม 45° เหนือแนวนอนและตกห่างออกไป 110 m ไม่คิดแรงต้านอากาศและใช้ g = 9.81 m/s² จงหาอัตราเร็วต้น v0
θ = 45°R = 110 mg = 9.81 m/s²
v0 = m/s
6.การเคลื่อนที่แบบโพรเจกไทล์ยาก
ยิงลูกบอลด้วย 35 m/s ที่มุม 15° เหนือแนวนอนจากยอดหน้าผาสูง 40 m ไม่คิดแรงต้านอากาศและใช้ g = 9.81 m/s² จงหาอัตราเร็ว v ที่ลูกบอลกระทบพื้น
v₀ = 35 m/sθ = 15°h = 40 mg = 9.81 m/s²
v = m/s
7.งานและพลังงานปานกลาง
ลูกบอล 1 kg แขวนบนเชือกเบายาว 1.5 m ดึงไปด้านข้างจนเชือกทำมุม 90° กับแนวดิ่งแล้วปล่อยจากหยุดนิ่ง จงหาแรงตึง T ในเชือกเมื่อลูกบอลผ่านจุดต่ำสุด
m = 1 kgL = 1.5 mθ = 90°g = 9.81 m/s²
T = N
8.งานและพลังงานยาก
สปริงที่มีค่าคงตัว 2000 N/m ที่ฐานของเนินลาด 20° ถูกกด 20 cm กับก้อนวัตถุ 2 kg แล้วปล่อย สัมประสิทธิ์แรงเสียดทานจลน์ระหว่างก้อนวัตถุกับเนินคือ 0.25 ก้อนวัตถุเคลื่อนที่ขึ้นเนินจากจุดปล่อยไกลเท่าใด d ก่อนหยุด (ไม่ต้องคิดระยะสั้น ๆ ที่สปริงดัน คือให้คิดแรงเสียดทานและแรงโน้มถ่วงตลอดระยะ d)
เลื่อนบนรางมวล 3 kg เคลื่อนที่ด้วย 12 m/s ชนตรง ๆ แบบยืดหยุ่นสมบูรณ์กับเลื่อนมวล 2 kg ที่หยุดนิ่งอยู่บนรางไร้แรงเสียดทาน หาความเร็ว v′1 ของเลื่อนตัวแรกหลังการชน (ทิศเดิมของมันเป็นบวก)
m1 = 3 kgm2 = 2 kgv1 = 12 m/sv2 = 0
v′1 = m/s
10.โมเมนตัมและการชนยาก
กระสุน 20 g ถูกยิงในแนวนอนเข้าไปในก้อนไม้หนัก 2.5 kg ที่แขวนด้วยเชือกเบายาว 1.2 m และฝังอยู่ในนั้น เชือกแกว่งออกไปทำมุมมากที่สุด 35° จากแนวดิ่ง ใช้ g = 9.81 m/s² จงหาอัตราเร็ว v ของกระสุนก่อนชน
m = 20 gM = 2.5 kgL = 1.2 mθ = 35°g = 9.81 m/s²
v = m/s
11.แรงจากความดันของไหลนิ่งปานกลาง
ประตูน้ำสี่เหลี่ยมผืนผ้าแนวดิ่งกว้าง 1 m อยู่ที่ผนังถังที่บรรจุน้ำ โดยขอบบนอยู่ต่ำกว่าผิว 2 m หาแรงลัพธ์จากความดันของไหล F ที่กระทำต่อประตูน้ำ
สลิตสองช่องห่างกัน 0.1 mm ถูกส่องด้วยแสงเอกรงค์ บนฉากที่ห่าง 3 m แถบสว่างลำดับที่ 2 อยู่ห่างจากแถบกลาง 27 mm จงหาความยาวคลื่น λ
d = 0.1 mmL = 3 my2 = 27 mmm = 2
λ = nm
3สารละลาย
1.จลนศาสตร์
คำตอบ: s = 24.11 m
การเคลื่อนที่ด้วยความเร่งคงที่: v = v₀ + a·t, s = v₀·t + ½·a·t² และ v² = v₀² + 2·a·s เลือกสมการที่มีปริมาณสามอย่างที่คุณทราบและหนึ่งอย่างที่ต้องการ และรักษาเครื่องหมายให้สอดคล้องกับทิศทางบวกเพียงทิศเดียว
หน่วย
v₀ = 50/3.6 = 13.89 m/s
ระยะเบรก
0 = v₀² − 2·a·s → s = v₀²/(2a) = 13.89²/(2·4) = 24.11 m
คำตอบ
s = 24.11 m
2.จลนศาสตร์
คำตอบ: hmax = 68.37 m
Motion with constant acceleration: v = v₀ + a·t, s = v₀·t + ½·a·t² and v² = v₀² + 2·a·s. Pick the equation that contains the three things you know and the one you want, and keep the signs consistent with one positive direction.
ช่วงที่มีแรงขับ
v₁ = 20·1.5 = 30 m/s
h₁ = ½·20·1.5² = 22.5 m
บินอิสระขึ้น
ที่จุดสูงสุดความเร็วเป็นศูนย์
Δh = v₁²/(2g) = 30²/(2·9.81) = 45.87 m
hmax = 22.5 + 45.87 = 68.37 m
คำตอบ
hmax = 68.37 m
3.กฎของนิวตัน
คำตอบ: F = 160.8 N
Newton’s second law: the net force on a body equals its mass times its acceleration, ΣF = m·a. Draw a free-body diagram, choose a positive direction along the motion, and add every force in that direction: applied forces, friction μ·N against the motion, and the components of gravity.
Conservation of momentum: when no external force acts during a collision, the total momentum Σm·v before equals the total after. Velocities have a direction, so pick a positive direction and give velocities the other way a minus sign. In an elastic collision kinetic energy is conserved too; in a perfectly inelastic one the bodies stick together.
Continuity and Bernoulli: for an incompressible fluid the flow rate is the same at every section, Q = A₁v₁ = A₂v₂. Along a streamline without losses, p + ½ρv² + ρgz is constant, so where the fluid is faster or higher its pressure is lower.
Continuity and Bernoulli: for an incompressible fluid the flow rate is the same at every section, Q = A₁v₁ = A₂v₂. Along a streamline without losses, p + ½ρv² + ρgz is constant, so where the fluid is faster or higher its pressure is lower.
Second-law limits: no cycle working between reservoirs at absolute temperatures TH and TL can beat the reversible (Carnot) cycle: ηmax = 1 − TL/TH, COPR,max = TL/(TH − TL) and COPHP,max = TH/(TH − TL). Energy is always conserved: QH = W + QL.
อุณหภูมิสัมบูรณ์ของแหล่งความร้อน
TH = 700 + 273.15 = 973.1 K
อัตราส่วนความร้อนของวัฏจักรผันกลับได้
TL = TH·QL/QH = 973.1·1013/3100 = 318 K = 44.85 °C