Die Formel für den Energieerhaltungssatz der Mechanik, die potenzielle Energie einer Feder, einfache Maschinen

Beispielaufgaben und Formeln zum Energieerhaltungssatz (mechanische Energie), zur potenziellen Energie einer Feder und zu einfachen Maschinen

Gesetz der Erhaltung der mechanischen Energie

1. Ein Objekt besitzt konstante mechanische Energie, zunehmende kinetische Energie und abnehmende potenzielle Energie. Das Objekt befindet sich in einem Zustand der…

1. diam
2. aufsteigen
3. nach unten bewegen
4. beschleunigte Aufwärtsbewegung

Diskussion
Je größer die kinetische Energie, desto höher die Geschwindigkeit des Objekts; je kleiner die potenzielle Energie, desto geringer die Höhe des Objekts über dem Boden. Dies tritt auf, wenn sich ein Objekt aus einer bestimmten Höhe zum Boden bewegt.

Der Zusammenhang zwischen Geschwindigkeit und kinetischer Energie wird durch die Formel für die kinetische Energie dargestellt:
EK = ½ mv²
Formelbeschreibung: EK = kinetische Energie, m = Masse, v = Geschwindigkeit

Der Zusammenhang zwischen Höhe und potenzieller Energie wird durch die Formel für die potenzielle Energie dargestellt:
EP = mgh
Formelbeschreibung: EP = potenzielle Energie im Gravitationsfeld, m = Masse, g = Erdbeschleunigung, h = Höhe
Die richtige Antwort ist C.

Einfache Maschine
2. Das Längenverhältnis a und b im Schaltplan einer einfachen Maschine beträgt a : b = 1 : 2,2. Die minimale Kraft F zum Anheben einer Last B mit einem Gewicht von 330 Newton beträgt … Newton.

1. 100
2. 150
3. 2200
4. 7260

Diskussion
Es ist bekannt, dass:
Länge a = Lastarm (l_B) = 1
Länge b = Kraftarm (l_F) = 2,2
Gewichtskraft (w) = 330 Newton
Gefragt: Hebelkraft (F)
Antwort:
Die Formel für die mechanische Übersetzung einer einfachen Hebelmaschine:
KM = w / F = l_F / das_B
Information :
KM = mechanischer Vorteil, w = Schwerkraft, F = Hebelwirkung, l_F = Kraftarm, l_B = Lastarm
 
w / F = l_F / das_B
330 / F = 2,2 / 1
330 / F = 2,2
330 / 2,2 = F
F = 150 Newton
Die richtige Antwort ist B.

3. Betrachten Sie die Abbildung an der Seite. Ein Schüler bewegt einen Gegenstand mit einer Kraft F von Punkt A nach Punkt B, wie in der Abbildung dargestellt. Wenn die Reibung zwischen dem Gegenstand und der Platte vernachlässigt wird, beträgt die mechanische Übersetzung dieser Bewegung …

1. 4
2. 5/3
3. 5/4
4. 3/4

Diskussion
Es ist bekannt, dass:
Die Höhe der schiefen Ebene (y) beträgt 4 Meter – 1 Meter = 3 Meter.
Länge der ebenen Fläche (x) = 4 Meter
Gefragt: Mechanischer Vorteil (MC) einer schiefen Ebene
Antwort:
Berechnen Sie die Länge der schiefen Ebene mithilfe des Satzes des Pythagoras:
R = √3²+4² = √9+16 = √25 = 5 Meter
Mechanische Vorteile einer schiefen Ebene:
KM = R / y
KM = 5 Meter / 3 Meter
KM = 5/3
Die richtige Antwort ist B.

Frühlingspotentialenergie

4. Eine Sprungplattform nutzt einen federbelasteten Boden, um dem Athleten beim Absprung einen Auftrieb zu verleihen. Springt ein Athlet mit einer Kraft von 500 N darauf, verkürzt sich die Feder um 4 cm. Die von der Feder bereitgestellte potenzielle Energie, die den Athleten antreibt, beträgt …

1. 20 Joule
2. 10 Joule
3. 5 Joule
4. 2 Joule

Diskussion
Es ist bekannt, dass:
Kraft (F) = 500 N
Änderung der Federlänge (Δx) = 4 cm = 0,04 m
Gefragt: Potentielle Energie des Frühlings
Antwort:
Zuerst berechnet man die Federkonstante mithilfe der Hookeschen Gesetzesformel:
k = F / Δx = 500 N / 0,04 m = 12500 N/m
Die elastische potenzielle Energie der Feder beträgt:
EP = ½ k Δx² = ½ (12500)(0,04)² = (6250)(0,0016)
EP = 10 Joule
Die richtige Antwort ist B.

Fragequelle:

Physik-OSN-Fragen für die Mittelstufe