Ynni potensial – problemau ac atebion

1. Defnyddir ynni o 4900 Joule i godi gwrthrych â màs o 50 kg i uchder o h. Beth yw uchder h? Cyflymiad oherwydd disgyrchiant (g) = 9.8 ms ^-2.

Adnabyddus:

Newid ynni potensial (ΔPE) = 4900 Joule

Màs y gwrthrych (m) = 50 kg

Cyflymiad oherwydd disgyrchiant (g) = 9.8 m/ ^s²

Eisiau: uchder (Δh)

Datrysiad:

ΔPE = mg Δh

4900 = (50)(9.8) Δh

4900 = 490 Δh

Δh = 10 metr

Ynni potensial y gwanwyn

2. Mae'r graff isod yn dangos y berthynas rhwng grym (F) ac x (y newid mewn hyd) sbring. Os yw'r newid mewn hyd sbring yn 8 cm, beth yw egni potensial y sbring?

Adnabyddus:

Grym (F) = 2 Newton Problemau ynni posibl ac atebion 1

Y newid mewn hyd 1 (x) = 1 cm = 1/100 m = 0.01 m

Y newid mewn hyd 2 = 8 cm = 8/100 m = 0.08 m

Eisiau: Egni potensial y gwanwyn

Datrysiad:

Cysonyn y gwanwyn:

Ynni potensial y gwanwyn:

∆PE = 1/2 kx ²

∆PE = 1/2 (200 N/m)(0.08 m) ²

∆PE = (100 N/m)(0.0064 ^m² )

∆PE = 0.64 Nm

3. Yn seiliedig ar y tabl isod, F = pwysau'r gwrthrych, ∆L = y newid yn hyd y gwanwyn. Beth yw'r gwaith a wneir ar y gwanwyn fel bod y newid yn hyd y gwanwyn yn 10 cm.

Adnabyddus: Problemau ynni posibl ac atebion 2

Y newid yn hyd y gwanwyn (∆L) = 10 cm = 0.1 m

Eisiau: Gwaith wedi'i wneud yn y gwanwyn

Datrysiad:

Cysonyn y gwanwyn:

k = F / ∆x = 20 N / 0.04 m = 500 N/m

k = F / ∆x = 30 N / 0.06 m = 500 N/m

k = F / ∆x = 40 N / 0.08 m = 500 N/m

Mae cysonyn y gwanwyn yn 500 N/m

Gwneir y gwaith ar y sbring felly mae'r newid yn hyd y sbring yn 10 cm:

W = 1/2 k ∆L ² = 1/2 (500 N/m)(0.1 m) ² = (250 N/m)(0.01 m ² ) = 2.5 N m = 2.5 Joules.

4. Mae'r graff isod yn dangos y berthynas rhwng grym (F) a'r newid mewn hyd (x). Beth yw egni potensial y gwanwyn yn seiliedig ar y graff isod.

Adnabyddus: Problemau ynni posibl ac atebion 4

F = 40 Newton

Δx = 0.08 m

Eisiau: ynni potensial y gwanwyn

Datrysiad:

Cysonyn y gwanwyn:

k = F / Δx

Ynni potensial y gwanwyn:

PE = ½ k Δx ² = ½ (F/Δx) Δx ² = ½ F Δx

PE = ½ (40)(0.08) = (20)(0.08) = 1.6 Joule

Beth yw ynni potensial?
- AtebYnni potensial yw'r ynni sydd gan wrthrych oherwydd ei safle neu ei gyflwr. Dyma'r ynni sydd â'r potensial i wneud gwaith ond nad yw'n achosi symudiad ar hyn o bryd.
Sut mae egni potensial disgyrchiant yn dibynnu ar uchder?
- AtebMae egni potensial disgyrchiant yn gymesur yn uniongyrchol ag uchder gwrthrych uwchben pwynt cyfeirio. Y fformiwla yw PE $= m g h$ , lle mae PE yn cynrychioli'r ynni potensial, $m$ yw màs, $g$ yw'r cyflymiad disgyrchiant, a $h$ yw'r uchder.
Pam dywedir bod gan sbring wedi'i ymestyn neu ei gywasgu egni potensial?
- AtebPan fydd gwanwyn yn cael ei ymestyn neu ei gywasgu o'i safle ecwilibriwm, mae'n storio ynni. Mae gan yr ynni hwn y potensial i wneud gwaith pan fydd y gwanwyn yn dychwelyd i'w gyflwr ecwilibriwm. Cyfeirir at yr ynni hwn sydd wedi'i storio fel ynni potensial elastig.
Sut mae egni potensial gwrthrych yn newid os caiff ei godi i ddwywaith ei uchder gwreiddiol mewn maes disgyrchiant?
- AtebOs codir gwrthrych i ddwywaith ei uchder gwreiddiol, mae ei egni potensial disgyrchiant yn dyblu. Mae hyn oherwydd bod yr egni potensial yn ddibynnol yn llinol ar uchder.
A yw'n bosibl i wrthrych gael egni potensial negatif? Eglurwch.
- AtebYdy, gall ynni potensial fod yn negatif yn dibynnu ar y pwynt cyfeirio a ddewisir. Er enghraifft, mewn problemau ynni potensial disgyrchiant, rydym yn aml yn gosod y ddaear fel un sydd â sero ynni potensial. Pe bai gwrthrych islaw'r pwynt cyfeirio hwn (fel mewn ffynnon), byddai ei ynni potensial yn negatif o'i gymharu â'r cyfeirnod a ddewiswyd.
Sut mae ynni potensial yn gysylltiedig ag ynni cinetig mewn system gaeedig?
- AtebMewn system gaeedig heb unrhyw rymoedd allanol, mae cyfanswm yr egni (cinetig + potensial) yn aros yn gyson. Mae'r egwyddor hon yn seiliedig ar gadwraeth ynni. Wrth i egni potensial gynyddu, mae egni cinetig yn lleihau, ac i'r gwrthwyneb.
Beth sy'n digwydd i egni potensial disgyrchiant afal pan fydd yn cwympo o goeden?
- AtebWrth i'r afal syrthio, mae ei egni potensial disgyrchiant yn lleihau oherwydd ei fod yn agosáu at y Ddaear. Mae'r egni potensial coll hwn yn cael ei drawsnewid yn egni cinetig, gan wneud i'r afal symud yn gyflymach wrth iddo syrthio.
Pam mae gan bendwl yr egni potensial mwyaf ar anterth ei siglen?
- AtebAr anterth ei siglen, mae'r pendil ar ei bwynt uchaf o'i gymharu â'i safle gorffwys. Mae hyn yn golygu bod ganddo'r uchder mwyaf ac, felly, yr egni potensial disgyrchiant mwyaf. Wrth iddo siglo i lawr, mae'r egni hwn yn cael ei drawsnewid yn egni cinetig.
A all gwrthrych gael egni potensial hyd yn oed os nad yw mewn maes disgyrchiant?
- AtebYdw. Nid yw egni potensial yn gyfyngedig i feysydd disgyrchiant. Er enghraifft, mae gan sbring cywasgedig ar orsaf ofod (lle mae effeithiau disgyrchiant yn fach iawn) egni potensial elastig o hyd. Yn yr un modd, mae gan wefrau mewn maes trydan egni potensial trydan.
Sut mae màs gwrthrych yn dylanwadu ar ei egni potensial disgyrchiant?
- AtebMae egni potensial disgyrchiant yn gymesur yn uniongyrchol â màs gwrthrych. Os byddwch chi'n dyblu màs gwrthrych, bydd ei egni potensial disgyrchiant (ar yr un uchder) hefyd yn dyblu.