能量守恒和动能定理公式包括以下几种:
1. 能量守恒公式:ΔE = E2 - E1。它表示的是能量在系统中的变化量,其中ΔE是能量变化量,E2是系统在状态2时的总能量,E1是系统在状态1时的总能量。
2. 动能定理公式:ΔEk=W。这个公式表示的是动能的变化量等于外力对物体做的总功,ΔEk是动能的变化量,W是外力对物体所做的总功。
此外,动能定理的变形公式还有:Ek2=Ek1+W、W=Fd、Ft=ΔEk等等。其中,Ek表示物体的动能,W表示力所做的功,F表示外力,d或t表示相应物理量的变化量,ΔEk也可以表示为合外力的总冲量。这些公式可以帮助我们理解和应用动能定理。
题目:一个质量为5kg的物体,在水平地面上受到一个大小为20N、方向与水平面成30度角斜向上的拉力作用,物体移动了2m的距离,求物体在这个过程中所受的合外力做的功。
解析:
首先,我们需要确定物体在这个过程中的受力情况。物体受到重力、拉力、支持力和摩擦力。其中,拉力的大小为20N,方向与水平面成30度角斜向上。
根据动能定理,我们可以得到合外力做的功等于物体动能的增量。在这个问题中,我们需要求出物体在运动过程中动能的增量。
物体受到的合外力为:
F合 = Fcos30° - f = 20cos30° - μN = 17.32 - 0.2 × (mg - Fsin30°) = 17.32 - 2.5 = 14.82N
物体在这个过程中的位移为:s = 2m
根据动能定理,我们有:W合 = ΔEk = (1/2)mv² - (1/2)mv₀² = 0
总结:在这个问题中,我们应用了能量守恒和动能定理来求解合外力做的功。由于物体的动能没有变化,说明物体在这个过程中所受的合外力做的功为零。这说明了能量守恒定律在物理学中的重要性。