'n 70 kg-houer is aanvangklik in rus aan die onderpunt van 'n RUE skeinsvlak wat 'n hoek van 30° met die horisontaal maak - NSC Physical Sciences - Question 5 - 2019 - Paper 1

Die meganiese energie van die stelsel sal nie behou word nie omdat daar wrywingskrag teen die beweging werk. Hierdie wrywingskrag lewer teenstand en veroorsaak dat 'n deel van die energie as hitte opgewek word, wat nie bydra tot die stelsel se meganiese energie nie.

Die vrije kraftdiagram moet die volgende insluit:

• Die gewigkrag ($W = F_{g} = m imes g$), wat neergelat is teen 70 kg × 9.8 m/s² = 686 N.
• 'n Normaalkrag ($F_{N}$) wat teen die oppervlak van die skeinsvlak werk.
• Die spanning in die tou ($T = 700 N$) wat parallel aan die skeinsvlak werk.
• Die wrywingskrag ($F_{w} = 178.22 N$) wat teen die bewegingsrigting werk.

Die arbeid $W$ gedoen deur die tou kan bereken word met die formule:

$W = F imes d imes ext{cos}( heta)$

Hier is $F$ die spanning in die tou (700 N), $d$ die afstand (4 m) en $heta$ die hoek (0°), omdat die krag parallel aan die beweging is.

$W = 700 N imes 4 m imes ext{cos}(0°) = 2800 J$

Om die eindige snelheid te bereken, gebruik ons die basisformule van kinetiese energie en die arbeid:

K.E = rac{1}{2} m v^2

Die arbeid verrig aan die houer sal die verandering in kinetiese energie wees:

W = rac{1}{2} m v^2 - K.E_{init}

Aangesien die houer van rus begin, is die $K.E_{init}=0$:

W = rac{1}{2} (70 kg) v^2

Die totale arbeid wat gedoen is, sal die netto arbeid wees:

$W = 2800 J - 178.22 N imes 4 m = 2800 J - 712.88 J = 2087.12 J$

Dus,

2087.12 J = rac{1}{2} (70 kg) v^2

En herorganiseer die formule om vir $v$ op te los:

v = ext{sqrt}rac{2 imes 2087.12}{70}

$v hickapprox 5.42 m/s$

Die energiebron van die werk wat gedoen word, is die krag wat deur die tou toegepas word. Hierdie spanning in die tou is die energiebron wat die houer teen die wrywingskrag en sy gewig optrek.