Formule de la loi de conservation de l'énergie mécanique, énergie potentielle d'un ressort, machines simples

Exemples de questions et de formules relatives à la loi de conservation de l'énergie mécanique, à l'énergie potentielle d'un ressort et aux machines simples.

Loi de conservation de l'énergie mécanique

1. Un objet possède une énergie mécanique constante, une énergie cinétique croissante et une énergie potentielle gravitationnelle décroissante. L'objet est dans un état de…

1. diamètre
2. monter
3. descendre
4. mouvement ascendant accéléré

Discussion
Plus l'énergie cinétique est grande, plus la vitesse de l'objet est élevée ; et plus son énergie potentielle gravitationnelle est faible, plus sa hauteur au-dessus du sol est basse. Cela se produit lorsqu'un objet se déplace d'une certaine hauteur vers le sol.

La relation entre la vitesse et l'énergie cinétique est illustrée par la formule de l'énergie cinétique :
EK = ½ mv²
Description de la formule : EK = énergie cinétique, m = masse, v = vitesse

La relation entre la hauteur et l'énergie potentielle gravitationnelle est illustrée par la formule de l'énergie potentielle gravitationnelle :
EP = mgh
Description de la formule : EP = énergie potentielle gravitationnelle, m = masse, g = accélération gravitationnelle, h = hauteur
La bonne réponse est C.

machine simple
2. Le rapport des longueurs a et b dans le schéma d'une machine simple est a : b = 1 : 2,2. La valeur minimale de la force F pour soulever une charge B de 330 Newtons est de… Newtons

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

Discussion
Il est connu que :
Longueur a = bras de levier (l_B) = 1
Longueur b = bras de levier (l_F) = 2,2
Le poids de la charge (w) = 330 Newtons
Demandé: Force de levier (F)
Répondre :
Formule du facteur de levier mécanique d'une machine à levier simple :
KM = w / F = l_F / l_B
Information :
KM = avantage mécanique, w = gravité, F = levier, l_F = bras de levier, l_B bras de chargement
 
w / F = l_F / l_B
330 / F = 2,2 / 1
330 / F = 2,2
330 / 2,2 = F
F = 150 Newtons
La bonne réponse est B.

3. Observez l'image ci-contre. Un élève déplace un objet du point A au point B en exerçant une force F, comme indiqué sur l'image. Si l'on néglige le frottement entre l'objet et la planche, alors l'avantage mécanique de l'activité est de…

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

Discussion
Il est connu que :
La hauteur du plan incliné (y) = 4 mètres – 1 mètre = 3 mètres
Longueur de la surface plane (x) = 4 mètres
Demandé: Avantage mécanique (AM) d'un plan incliné
Répondre :
Calculez la longueur du plan incliné à l'aide de la formule de Pythagore :
R = √3²+4² = √9+16 = √25 = 5 mètres
Avantages mécaniques d'un plan incliné :
KM = R / y
KM = 5 mètres / 3 mètres
KM = 5/3
La bonne réponse est B.

Énergie potentielle de ressort

4. Un plongeoir utilise une base à ressort pour fournir une impulsion ascendante à l'athlète lors de son saut. Lorsqu'un athlète saute dessus avec une force de 500 N, le ressort se raccourcit de 4 cm. L'énergie potentielle fournie par le ressort pour propulser l'athlète est de…

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

Discussion
Il est connu que :
Force (F) = 500 N
Variation de longueur du ressort (Δx) = 4 cm = 0,04 m
Demandé: Énergie potentielle du ressort
Répondre :
Tout d'abord, calculez la constante élastique du ressort à l'aide de la formule de la loi de Hooke :
k = F / Δx = 500 N / 0,04 m = 12500 N/m
L'énergie potentielle élastique du ressort est :
EP = ½ k Δx² = ½ (12500)(0,04)² = (6250)(0,0016)
EP = 10 joules
La bonne réponse est B.

Source de la question :

Questions OSN de physique pour le collège