فعالیت تمرین ۳-۷ فیزیک دهم
جرم یک خودروی الکتریکی (جرم خودرو و رانندهاش) $$\mathbf{m} = 840 \text{ kg}$$ است. وقتی این خودرو از موقعیت $$\text{A}$$ به موقعیت $$\text{B}$$ میرود، **کار کل** انجام شده روی خودرو $$\mathbf{W}_{\text{net}} = 73500 \text{ J}$$ است. اگر تندی خودرو در موقعیت $$\text{A}$$ برابر $$\mathbf{v}_{\mathbf{A}} = 54/0 \text{ km}/\text{h}$$ باشد، تندی آن در موقعیت $$\text{B}$$ چند متر بر ثانیه است؟
پاسخ تشریحی و گام به گام تمرین ۳-۷ صفحه ۶۳ فیزیک دهم
سلام! این تمرین از **قضیهی کار-انرژی جنبشی** برای یافتن تندی نهایی خودرو استفاده میکند. 😊
### ۱. دادهها و تبدیل واحدها
* **جرم ($$m$$):** $$\text{840 kg}$$
* **کار کل ($$W_{\text{net}}$$):** $$\text{73500 J}$$
* **تندی اولیه ($$v_A$$):** $$\text{54/0 km}/\text{h}$$
* باید تندی را به $$\text{m}/\text{s}$$ تبدیل کنیم: $$\mathbf{v}_{\mathbf{A}} = 54/0 \frac{\text{km}}{\text{h}} \times \frac{1000 \text{ m}}{1 \text{ km}} \times \frac{1 \text{ h}}{3600 \text{ s}} = \frac{54000}{3600} \frac{\text{m}}{\text{s}} = 15 \frac{\text{m}}{\text{s}}$$
* **هدف:** محاسبهی تندی نهایی ($$v_B$$) بر حسب $$\text{m}/\text{s}$$.
### ۲. استفاده از قضیه کار-انرژی جنبشی
$$\mathbf{W}_{\text{net}} = \Delta K = K_B - K_A = \frac{1}{2} m v_B^2 - \frac{1}{2} m v_A^2$$
رابطه را برای $$v_B^2$$ مرتب میکنیم:
$$W_{\text{net}} = \frac{1}{2} m (v_B^2 - v_A^2)$$
$$\frac{2 W_{\text{net}}}{m} = v_B^2 - v_A^2$$
$$v_B^2 = v_A^2 + \frac{2 W_{\text{net}}}{m}$$
### ۳. محاسبهی تندی نهایی ($$v_B$$)
$$\mathbf{v}_{\mathbf{B}} = \sqrt{v_A^2 + \frac{2 W_{\text{net}}}{m}}$$
$$v_B = \sqrt{(15 \text{ m}/\text{s})^2 + \frac{2 \times 73500 \text{ J}}{840 \text{ kg}}}$$
$$v_B = \sqrt{225 + \frac{147000}{840}}$$
$$v_B = \sqrt{225 + 175}$$
$$v_B = \sqrt{400} \frac{\text{m}}{\text{s}}$$
$$\mathbf{v}_{\mathbf{B}} = 20 \text{ m}/\text{s}$$
* **پاسخ نهایی:** تندی خودرو در موقعیت $$\text{B}$$ برابر **$$\text{20 m}/\text{s}$$** است.