کار و انرژی فیزیک دهم | درسنامه + حل مثال تشحریحی + نمونه سوال PDF
2025/12/16
کار و انرژی فیزیک دهم | درسنامه مفهومی + مثال حلشده + نمونه سوال
مبحث کار و انرژی یکی از مهمترین فصلهای فیزیک دهم است و پایه بسیاری از فصلهای بعدی و حتی سوالات کنکور و امتحان نهایی را تشکیل میدهد. اگر این بخش را به صورت مفهومی یاد بگیرید، حل مسائل فیزیک برایتان بسیار سادهتر میشود. در این درسنامه، به شکلی ساده و دانشآموزپسند، مفاهیم کار، انرژی، ارتباط کار و انرژی، مثالهای حلشده و نمونه سوالات پرتکرار را مرور میکنیم.
کار در فیزیک دهم چیست؟
در فیزیک به اثر یک نیرو هنگام ایجاد جابهجایی روی جسم، کار گفته میشود. اگر نیرویی به جسم وارد شود اما جسم حرکت نکند ⟶ کار انجام نشده است. انجام کار به دو عامل بستگی دارد: 1) وارد شدن نیرو 2) ایجاد جابهجایی در راستای نیرو اگر یکی از این دو وجود نداشته باشد، کار صفر است.
فرمول کار نیروهای ثابت
کار یک نیرو برابر است با:
W = Fd.cos(theta)
که در آن:
- F = اندازه نیرو
- d = جابهجایی
- thetha = زاویه بین نیرو و جابهجایی
اگر نیرو و جابهجایی همجهت باشند → کار مثبت اگر خلاف جهت باشند → کار منفی اگر عمود باشند → کار صفر
مثال ۱ — کار نیروی ثابت
به جسمی نیرو وارد میکنیم و ۳ متر در راستای نیرو حرکت میکند. اگر نیروی واردشده ۱۰ نیوتن باشد، کار انجام شده چند ژول است؟
W = Fd = 10 * 3 = 30 J
جواب: ۳۰ ژول
کار نیروی عمودی بر سطح
نیروی عمودی بر سطح همیشه عمود بر جابهجایی است. پس:
W = 0
یعنی:
- نیروی عمودی کار انجام نمیدهد
- چون بخشی از نیرو در راستای حرکت نیست
این نکته یکی از دامهای پرتکرار امتحانی است.
انرژی در فیزیک دهم چیست؟
انرژی = توانایی انجام کار در این فصل بیشتر با دو نوع انرژی کار میکنیم: انرژی جنبشی انرژی پتانسیل گرانشی
انرژی جنبشی
هر جسمی که حرکت میکند، انرژی جنبشی دارد.
K = (1/2)mv^2
- m = جرم جسم
- v = سرعت جسم
مثال ۲ — محاسبه انرژی جنبشی
جسمی با جرم ۲ کیلوگرم و سرعت ۴ m/s حرکت میکند.
K = (1/2) * 2 * 4^2 = 16 J
انرژی جنبشی = ۱۶ ژول
انرژی پتانسیل گرانشی
جسمی که در ارتفاع قرار دارد، انرژی پتانسیل دارد.
U = mgh
- h = ارتفاع از سطح زمین
هرچه ارتفاع بیشتر → انرژی بیشتر
ارتباط کار و انرژی (قانون کار ـ انرژی)
تغییر انرژی جنبشی جسم برابر است با:
W_{net} = Delta K
یعنی: اگر کار نیروها مثبت باشد → سرعت بیشتر میشود اگر کار منفی باشد → جسم کند میشود این مفهوم بسیار نزدیک به قانون پایستگی انرژی است.
مثال ۳ — مسئله کار و انرژی
به جسمی ۲۰ ژول کار وارد میشود و انرژی جنبشی آن از ۱۰ به ۳۰ ژول میرسد.
\Delta K = 30 - 10 = 20 J
نتیجه: کل کار انجام شده = ۲۰ ژول (تایید رابطه کار ـ انرژی)
نکات مهم و دامهای تستی کار و انرژی
این موارد را حفظ کنید: وقتی جابهجایی صفر است → کار صفر است نیروی عمودی بر سطح → کار نمیکند انرژی جنبشی همیشه مثبت است علامت کار بسیار مهم است نیروهای مخالف حرکت → کار منفی انجام میدهند
نمونه سوالات کار و انرژی فیزیک دهم (با پاسخ کوتاه)
سوال ۱
اگر جسمی با نیرویی همجهت با حرکت کشیده شود، کار نیرو:
- منفی
- صفر
- مثبت
- وابسته به جرk
سوال ۲
در کدام حالت کار برابر صفر است؟ وقتی جسم جابهجا نشود یا نیرو عمود بر حرکت باشد
سوال ۳ — تشریحی کوتاه
چرا نیروی عمودی بر سطح کار انجام نمیدهد؟ چون در راستای جابهجایی مؤلفه ندارد.
دانلود جزوه کار و انرژی فیزیک دهم (PDF)
در این جزوه: خلاصه درس فرمولهای مهم مثالهای حلشده سوالات امتحانی پرتکرار قرار داده شده است. (اینجا لینک دانلود / CTA دوره را قرار بده)
پرسشهای متداول کار و انرژی فیزیک دهم
از مبحث کار و انرژی چند سوال در امتحان میآید؟
معمولاً ۲ تا ۳ سوال مفهومی + یک سوال حل مسئله.
مهمترین نکته حل مسائل کار و انرژی چیست؟
توجه به جهت نیرو و جابهجایی درست تشخیص دادن کار مثبت و منفی
آیا این مبحث در کنکور سوال دارد؟
بله — یکی از مباحث پایه و پرتکرار فیزیک است. یک جزوه فیزیک دهم خوب بسیار کمک می کند.