پاسخ تمرین 4 فصل 3 فیزیک دهم

پاسخ تشریحی و گام به گام تمرین ۳-۴ صفحه 59 فیزیک دهم سلام! این تمرین بر مفهوم **علامت کار** در فیزیک تأکید دارد، که به جهت نیرو و جابه‌جایی وابسته است. 😊 ### ۱. محاسبه‌ی کار در حالت پایین آوردن در این حالت نیز فرض می‌کنیم وزنه **به آرامی** (با تندی ثابت) پایین آورده می‌شود، بنابراین نیروی ورزشکار ($$F$$) هنوز هم برابر با وزن وزنه ($$W$$) است: $$\mathbf{F = W = 637 \text{ N}}$$ (از تمرین ۳-۳) **اجزای کار:** * **نیروی ورزشکار ($$\vec{F}$$):** رو به بالا (برای جلوگیری از افتادن وزنه). * **جابه‌جایی ($$\vec{d}$$):** رو به پایین (پایین آمدن وزنه) با مقدار $$\text{0/45 m}$$.. * **زاویه ($$\theta$$):** جهت نیروی $$\vec{F}$$ (رو به بالا) و جهت جابه‌جایی $$\vec{d}$$ (رو به پایین) **مخالف** یکدیگرند، بنابراین زاویه‌ی بین آن‌ها $$\mathbf{\theta = 180^\circ}$$ است ($$\cos 180^\circ = -1$$). $$\mathbf{W}_{\text{ورزشکار}} = F d \cos 180^\circ = - F d$$ $$W_{\text{ورزشکار}} = - (637 \text{ N}) \times (0/45 \text{ m})$$ $$\mathbf{W}_{\text{ورزشکار}} = -286/65 \text{ J}$$ * **پاسخ نهایی:** کار انجام شده توسط ورزشکار **$$\text{-286/65 J}$$** است. ### ۲. تفاوت بین کار در دو حالت | ویژگی | حالت اول (بالا بردن - تمرین ۳-۳) | حالت دوم (پایین آوردن - تمرین ۳-۴) | | :---: | :---: | :---: | | **جهت نیروی $$F$$** | رو به بالا | رو به بالا | | **جهت جابه‌جایی $$d$$** | رو به بالا | رو به پایین | | **علامت کار** | **مثبت** ($$\text{+286/65 J}$$) | **منفی** ($$\text{-286/65 J}$$) | **توضیح تفاوت:** * **کار مثبت:** در حالت بالا بردن (کار مثبت)، ورزشکار در حال **انتقال انرژی** به وزنه است (تبدیل انرژی شیمیایی بدن به انرژی پتانسیل گرانشی وزنه). * **کار منفی:** در حالت پایین آوردن (کار منفی)، وزنه در حال انجام **کار روی دست‌های ورزشکار** است. در این حالت، ورزشکار در حال **جذب انرژی** از وزنه است (وزنه‌ی در حال پایین آمدن، انرژی آزاد می‌کند و ورزشکار برای کنترل آن، نیرویی بر خلاف جهت حرکت وارد می‌کند تا تندی ثابت بماند).