Eksempelspørgsmål om mekanisk energi

6 eksempler på spørgsmål om mekanisk energi

Mekanisk arbejde-energi-sætning

1. Vær opmærksom på billedet perpindahan blok som følger! Antag g = 10 m/s²Hvis den kinetiske friktionskoefficient mellem blokken og gulvet μk = 0,5, så er værdien af ​​objektets forskydning (s) ….

A. 5,00 m

B. 4,25 m

Ca. 3,00 meter

D. 2,50 m

Ø. 2,00 m

Diskussion

Det er kendt :

Kinetisk friktionskoefficient (μk) = 0,5

Blokmasse (m) = 4 kg

Tyngdeacceleration (g) = 10 m/s²

Blokkens vægt (w) = mg = (4)(10) = 40 Newton

Hvis blokken står på en plan overflade, er normalkraften (N) = vægten (w) = 40 Newton.

Starthastighed (v₁) = 5 m/s

Sluthastighed (v₂) = 0 m/s

Spurgte : forskydning af objekt(er)?

Jawab :

Sætningen om arbejde og mekanisk energi siger, at det arbejde (W), der udføres af en ikke-konservativ kraft, er lig med ændringen i objektets mekaniske energi eller den endelige mekaniske energi (EM).₂) – initial mekanisk energi (EM)₁Kinetisk friktion er en ikke-konservativ kraft, og den eneste ikke-konservative kraft, der virker på blokken, er kinetisk friktion.

W= ΔEM

f_k s = EM₂ – EM₁

Arbejde udført ved kinetisk friktion:

W = f_k s = (μk)(N)(s) = (0,5)(40)(s) = 20 s

Ændringer i mekanisk energi:

ΔEM = EM₂ – EM₁ = (EK + EP)₂ – (EK + EP)₁

Objekter bevæger sig på en plan overflade og oplever ikke ændringer i højden (Δh = 0), så der er ingen ændring i den potentielle gravitationsenergi (ΔEP = EP₂ - EP₁ = 0). Så ændringen i mekanisk energi involverer kun ændringen i kinetisk energi.

ΔEM = EK₂ – EK₁ = ½ mV₂² – ½ mv₁² = ½ m (v₂² - v₁²)

ΔEM = ½ (4)(0² - 5²) = (2)(25) = 50

Blokkens forskydning er:

W= ΔEM

20 sekunder = 50

s = 50 / 20 = 2,5 meter

Det rigtige svar er D.

Lov om bevarelse af mekanisk energi

2. Objekterne A og B har samme masse. Objekt A falder fra en højde på h meter, og B falder fra 2h meter. Hvis A rammer jorden med en hastighed på vm/s, vil objekt B ramme jorden med en kinetisk energi på….

A. 2 mv²

B. mv²

C. 3/4 mv²

D. 1/2 mv²

Ø. 1/4 mv²

Diskussion

Den endelige hastighed af objekt B, der falder frit fra en højde på 2 timer, er:

v² = 2 g (2 timer) = 4 gh

Den kinetiske energi for objekt B er:

EK_B = ½ mV² = ½ m (4 gh) = 2 mgh —– Ligning 1

Den indledende mekaniske energi for objekt B er gravitationspotentiel energi = mg/h. Den endelige mekaniske energi for objekt B er kinetisk energi = ½ mv².

Lov om bevarelse af mekanisk energi :

mgh = ½ mv².

Karena mgh = ½ mv² så kan vi erstatte mgh i ligning 1 med ½ mv².

Kinetisk energi for objekt B = 2 mgh = 2(½ mv²) = mv²

Det rigtige svar er B.

3. Se på billedet nedenfor! En genstand falder frit fra en højde på 20 m. Hvis tyngdeaccelerationen er 10 m/s, så er genstandens hastighed, når den er 15 m over jorden,….

A. 2 m/s

B. 5 m/s

C. 10 m/s

D. 15 m/s

Ø. 20 m/s

Diskussion

Slutmekanisk energi = initial mekanisk energi

Objektets kinetiske energi i punkt 2 = reduktion af gravitationspotentiel energi med 5 meter

½ mv² = mgh

½ v² = (10)(20-15)

½ v² = (10)(5)

½ v² = 50

v² = (2)(50)

v² = 100

v = 10 m/s

Det rigtige svar er C.

4. En blok holdes øverst på et skrånende plan som vist på figuren. Når den slippes, glider blokken friktionsfrit langs hældningen. Blokkens hastighed, når den når bunden af ​​hældningen, er…

A. 6 ms^-1

B. 8 ms^-1

C. 10 ms^-1

D. 12 ms^-1

Ø. 16 ms^-1

Diskussion

Indledende mekanisk energi = gravitationel potentiel energi = mgh = m (10)(5) = 50 m

Slutmekanisk energi = kinetisk energi = 1/2 mV²

Loven om bevarelse af mekanisk energi siger, at den oprindelige mekaniske energi = den endelige mekaniske energi.

EM_o = EM_t

50 m = 1/2 mV²

50 = 1/2 volt²

2 (50) = antal²

100 = v²

v = 10 m/s

Det rigtige svar er C.

5. En blok med en masse på m kg frigives fra en højde på h meter over jorden som vist på figuren. Forholdet mellem potentiel energi (EP) og kinetisk energi (EK), når den er i punkt M, er….

A. 1: 3

B. 1: 2

Kapitel 2:1

D. 2:5

E. 3: 7

Diskussion

Gravitationspotentiel energi i punkt M:

EP_M = mg (0,3 timer)

Kinetisk energi i punkt M = reduktion i gravitationel potentiel energi med h - 0,3 h = 0,7 h

EK_M = EP = mg (0,7 timer)

Forholdet mellem gravitationspotentiel energi og kinetisk energi i punkt M er:

EP_M : EK_M

mg (0,3 timer): mg (0,7 timer)

0,3: 0,7

3: 7

Det rigtige svar er E.

6. Se på billedet af objekt A, der falder frit fra punkt P nedenfor!

Hvis EP_Q og EK_Q hver er den potentielle energi og den kinetiske energi i punkt Q (g = 10 m/s²), derefter EP_Q : EK_Q er….

A. 16: 9

B. 9: 16

Kapitel 3:2

D. 2:3

E. 2: 1

Diskussion

Gravitationspotentiel energi ved punkt Q:

EP_Q = mgh = (m)(10)(1,8) = 18 m

Kinetisk energi ved punkt Q = reduktion i gravitationel potentiel energi med 5-1,8 = 3,2 meter

EK_Q = EP = mgh = m (10)(3,2) = 32 m

Forholdet mellem gravitationspotentiel energi og kinetisk energi i punkt Q er:

EP_Q : EK_Q

18 meter: 32 meter

18: 32

9: 16

Spørgsmålskilde:

Nationale eksamensspørgsmål i fysik til gymnasiet/erhvervsgymnasiet