6 exemples de preguntes sobre energia mecànica
Teorema del treball-energia mecànic
1. Presta atenció a la imatge desplaçament bloc de la següent manera! Suposeu g = 10 m/s2Si el coeficient de fricció cinètica entre el bloc i el terra μk = 0,5, aleshores el valor del desplaçament de l'objecte (s) és ….
A. 5,00 m
B. 4,25 m
C. 3,00 m
D. 2,50 m
E. 2,00 m
Discussió
És conegut :
Coeficient de fricció cinètica (μk) = 0,5
Massa del bloc (m) = 4 kg
Acceleració deguda a la gravetat (g) = 10 m/s2
Pes del bloc (w) = mg = (4)(10) = 40 Newton
Si el bloc està sobre una superfície plana, la força normal (N) = pes (w) = 40 Newtons.
Velocitat inicial (v1) = 5 m/s
Velocitat final (v)2) = 0 m/s
Preguntat desplaçament de l'objecte o objectes?
Jawab :
El teorema del treball-energia mecànica estableix que el treball (W) realitzat per una força no conservativa és igual al canvi en l'energia mecànica de l'objecte o l'energia mecànica final (EM).2) – energia mecànica inicial (EM)1). La fricció cinètica és una força no conservativa i l'única força no conservativa que actua sobre el bloc és la fricció cinètica.
W= ΔEM
fk s = EM2 – EM1
Treball realitzat per fricció cinètica:
W = fk s = (μk)(N)(s) = (0,5)(40)(s) = 20 s
Canvis en l'energia mecànica:
ΔEM = EM2 – EM1 = (EK + EP)2 – (EK + EP)1
Els objectes es mouen sobre una superfície plana i no experimenten canvis d'alçada (Δh = 0), de manera que no hi ha cap canvi en l'energia potencial gravitatòria (ΔEP = EP2 – EP1 = 0). Per tant, el canvi d'energia mecànica només implica el canvi d'energia cinètica.
ΔEM = EK2 – EK1 = ½ mV22 – ½ mV12 = ½ m (v22 - v12)
ΔEM = ½ (4)(02 - 52) = (2)(25) = 50
El desplaçament del bloc és:
W= ΔEM
20 segons = 50
s = 50 / 20 = 2,5 metres
La resposta correcta és D.
Llei de conservació de l'energia mecànica
2. Els objectes A i B tenen la mateixa massa. L'objecte A cau des d'una alçada de h metres i B cau des de 2 h metres. Si A toca terra amb una velocitat de vm/s, l'objecte B tocarà terra amb una energia cinètica de...
A. 2 mV2
B. mv2
C. 3/4 mv2
D. 1/2 mV2
E. 1/4 mV2
Discussió
La velocitat final de l'objecte B que cau lliurement des d'una alçada de 2h és:
v2 = 2 g (2h) = 4 gh
L'energia cinètica de l'objecte B és:
EKB = ½ mV2 = ½ m (4 gh) = 2 mgh —– Equació 1
L'energia mecànica inicial de l'objecte B és l'energia potencial gravitatòria = mg h. L'energia mecànica final de l'objecte B és l'energia cinètica = ½ mv.2.
Llei de conservació de l'energia mecànica :
mgh = ½ mv2.
Perquè mgh = ½ mv2 aleshores podem substituir mgh a l'equació 1 per ½ mv2.
Energia cinètica de l'objecte B = 2 mgh = 2(½ mv)2) = mv2
La resposta correcta és B.
3. Mireu la imatge següent! Un objecte cau lliurement des d'una alçada de 20 m. Si l'acceleració deguda a la gravetat és de 10 m/s, la velocitat de l'objecte quan es troba a 15 m del terra és...
A. 2 m/s
B. 5 m/s
C. 10 m/s
D. 15 m/s
E. 20 m/s
Discussió
Energia mecànica final = energia mecànica inicial
L'energia cinètica de l'objecte al punt 2 = reducció de l'energia potencial gravitatòria en 5 metres
½ mV2 = mgh
½ v2 = (10)(20-15)
½ v2 = (10)(5)
½ v2 = 50
v2 = (2)(50)
v2 = 100
v = 10 m/s
La resposta correcta és C.
4. Un bloc es manté a la part superior d'un pla inclinat, tal com es mostra a la figura. Quan es deixa anar, el bloc llisca sense fricció al llarg del pla inclinat. La velocitat del bloc quan arriba a la part inferior del pla inclinat és...
B. 8 ms-1
C. 10 ms-1
D. 12 ms-1
E. 16 ms-1
Discussió
Energia mecànica inicial = energia potencial gravitatòria = mgh = m (10)(5) = 50 m
Energia mecànica final = energia cinètica = 1/2 mv2
La llei de conservació de l'energia mecànica estableix que l'energia mecànica inicial = energia mecànica final.
EMo = EMt
50 m = 1/2 mV2
50 = 1/2 v2
100 = v2
v = 10 m/s
La resposta correcta és C.
5. Un bloc amb una massa de m kg s'allibera des d'una alçada de h metres per sobre del terra, tal com es mostra a la figura. La relació entre l'energia potencial (EP) i l'energia cinètica (EK) quan es troba al punt M és...
A. 1:3 
B. 1:2
C. 2:1
D. 2: 5
E. 3:7
Discussió
Energia potencial gravitatòria en el punt M:
EPM = mg (0,3 h)
Energia cinètica al punt M = reducció de l'energia potencial gravitatòria en h-0,3h = 0,7 h
EKM = EP = mg (0,7 h)
La relació entre l'energia potencial gravitatòria i l'energia cinètica en el punt M és:
EPM : EKM
mg (0,3 h) : mg (0,7 h)
0,3: 0,7
3: 7
La resposta correcta és E.
6. Mireu la imatge de l'objecte A que cau lliurement des del punt P a sota!
Si EPQ i EKQ cadascuna és l'energia potencial i l'energia cinètica en el punt Q (g = 10 m/s2), després EPQ : EKQ és….
A. 16:9
B. 9:16
C. 3:2
D. 2: 3
E. 2:1
Discussió
Energia potencial gravitatòria en el punt Q:
EPQ = mgh = (m)(10)(1,8) = 18 m
Energia cinètica al punt Q = reducció de l'energia potencial gravitatòria en 5-1,8 = 3,2 metres
EKQ = EP = mgh = m (10)(3,2) = 32 m
La relació entre l'energia potencial gravitatòria i l'energia cinètica en el punt Q és:
EPQ : EKQ
18 m : 32 m
18: 32
9: 16
Font de la pregunta:
Preguntes de física de l'examen nacional per a secundària/institut professional
