6 Foarbylden fan fragen oer meganyske enerzjy
Mechanyske arbeid-enerzjy-stelling
1. Sjoch nei de folgjende ôfbylding fan 'e ferpleatsing fan it blok! Nim oan dat g = 10 m/ s² is . As de koëffisjint fan kinetische wriuwing tusken it blok en de flier μk = 0,5 is, dan is de wearde fan 'e ferpleatsing fan it objekt (s) ….
A. 5,00 m
B. 4,25 m
C. 3,00 m
D. 2,50 m
E. 2,00 m
Diskusje
It is bekend dat :
Koëffisjint fan kinetische wriuwing ( μk ) = 0,5
Massa fan blok (m) = 4 kg
Fersnelling troch swiertekrêft (g) = 10 m/ s²
Gewicht fan blok (w) = mg = (4)(10) = 40 Newton
As it blok op in flak oerflak leit, dan is de normaalkrêft (N) = gewicht (w) = 40 Newton.
Begjinsnelheid (v1 ) = 5 m/s
Einsnelheid (v² ) = 0 m/s
Fraach : ferpleatsing fan objekt(en)?
Antwurd :
De stelling oer arbeid-meganyske enerzjy stelt dat it wurk (W) dien troch in net-konservative krêft gelyk is oan de feroaring yn 'e meganyske enerzjy fan it objekt of de definitive meganyske enerzjy (EM2 ) - de earste meganyske enerzjy (EM1 ) . Kinetyske wriuwing is in net-konservative krêft en de ienige net-konservative krêft dy't op it blok wurket is de kinetyske wriuwing.
W = ΔEM
fks = EM2 – EM1
Wurk dien troch kinetische wriuwing:
W = f k s = ( μ k )(N)(s) = (0,5)(40)(s) = 20 s
Feroarings yn meganyske enerzjy:
Δ EM = EM 2 – EM 1 = (EK + EP) 2 – (EK + EP) 1
In objekt beweecht op in flak oerflak en ûnderfynt gjin feroaring yn hichte ( Δ h = 0), dus is der gjin feroaring yn gravitasjonele potinsjele enerzjy ( Δ EP = EP 2 – EP 1 = 0). Dus feroarings yn meganyske enerzjy hawwe allinich te krijen mei feroarings yn kinetyske enerzjy.
Δ EM = EK 2 – EK 1 = ½ mv 2 2 – ½ mv 1 2 = ½ m (v 2 2 – v 1 2 )
Δ EM = ½ (4)(0 2 – 5 2 ) = (2)(25) = 50
De ferpleatsing fan it blok is:
W = ΔEM
20 sek = 50
s = 50 / 20 = 2,5 meter
It goede antwurd is D.
Wet fan behâld fan meganyske enerzjy
2. Objekten A en B hawwe deselde massa. Objekt A falt fan in hichte fan h meter en B falt fan 2h meter. As A de grûn rekket mei in snelheid fan vm/s, dan sil objekt B de grûn reitsje mei in kinetyske enerzjy fan….
A. 2 mv 2
B. mv 2
C. 3/4 mv 2
D. 1/2 mv 2
E. 1/4 mv 2
Diskusje
De einsnelheid fan objekt B dat frij falt fan in hichte fan 2h is:
v 2 = 2 g (2h) = 4 gh
De kinetyske enerzjy fan objekt B is:
EK B = ½ mv 2 = ½ m (4 gh) = 2 mgh —– Fergeliking 1
De earste meganyske enerzjy fan objekt B is gravitasjonele potinsjele enerzjy = mg h. De definitive meganyske enerzjy fan objekt B is kinetyske enerzjy = ½ mv².
Wet fan behâld fan meganyske enerzjy :
mgh = ½ mv².
Omdat mgh = ½ mv² , dan kinne wy mgh yn fergeliking 1 ferfange troch ½ mv².
Kinetyske enerzjy fan objekt B = 2 mgh = 2(½ mv² ) = mv²
It goede antwurd is B.
3. Sjoch nei de ôfbylding hjirûnder! In objekt falt frij fan in hichte fan 20 m. As de fersnelling troch swiertekrêft 10 m/s is, dan is de snelheid fan it objekt as it 15 m boppe de grûn is….
A. 2 m/s
B. 5 m/s
C. 10 m/s
D. 15 m/s
E. 20 m/s
Diskusje
Finale meganyske enerzjy = earste meganyske enerzjy
De kinetische enerzjy fan it objekt op punt 2 = fermindering fan gravitasjonele potinsjele enerzjy mei 5 meter
½ mv² = mgh
½ tsjin 2 = (10)(20-15)
½ tsjin 2 = (10)(5)
½ tsjin 2 = 50
v2 = ( 2 )(50)
v2 = 100
v = 10 m/s
It goede antwurd is C.
4. In blok wurdt oan 'e boppekant fan in hellend flak hâlden lykas te sjen is yn 'e ôfbylding. As it loslitten wurdt, glydt it blok wriuwingleas lâns de helling. De snelheid fan it blok as it de ûnderkant fan 'e helling berikt is…
B. 8 ms -1
C. 10 ms -1
D. 12 ms -1
E. 16 ms -1
Diskusje
Inisjele meganyske enerzjy = gravitasjonele potinsjele enerzjy = mgh = m (10)(5) = 50 m
Finale meganyske enerzjy = kinetyske enerzjy = 1/2 mv²
De wet fan behâld fan meganyske enerzjy stelt dat inisjele meganyske enerzjy = definitive meganyske enerzjy.
EM o = EM t
50 m = 1/2 mv²
50 = 1/2 tsjin 2
2 (50) = v 2
100 = v2
v = 10 m/s
It goede antwurd is C.
5. In blok mei in massa fan m kg wurdt loslitten fan in hichte fan h meter boppe de grûn lykas te sjen is yn 'e ôfbylding. De ferhâlding fan potinsjele enerzjy (EP) en kinetyske enerzjy (EK) as it op punt M is, is….
A. 1: 3 
B. 1 : 2
C. 2: 1
D. 2 : 5
E. 3 : 7
Diskusje
Gravitaasjepotinsjele enerzjy op punt M:
EP M = mg (0,3 oeren)
Kinetyske enerzjy op punt M = reduksje yn gravitasjonele potinsjele enerzjy mei h-0,3h = 0,7 h
EK M = EP = mg (0,7 oeren)
De ferhâlding fan gravitasjonele potinsjele enerzjy en kinetyske enerzjy op punt M is:
EP M : EK M
mg (0,3 oeren): mg (0,7 oeren)
0,3: 0,7
3: 7
It goede antwurd is E.
6. Sjoch nei de ôfbylding fan objekt A dat frij falt fan punt P hjirûnder!
As EP Q en EK Q respektivelik de potinsjele enerzjy en kinetyske enerzjy binne op punt Q (g = 10 m/s² ) , dan is EP Q : EK Q ….
A. 16: 9
B. 9 : 16
C. 3: 2
D. 2 : 3
E. 2 : 1
Diskusje
Gravitaasjepotinsjele enerzjy op punt Q:
EP Q = mgh = (m)(10)(1,8) = 18 m
Kinetyske enerzjy op punt Q = reduksje yn gravitasjonele potinsjele enerzjy mei 5-1,8 = 3,2 meter
EK Q = EP = mgh = m (10)(3,2) = 32 m
De ferhâlding fan gravitasjonele potinsjele enerzjy en kinetyske enerzjy op punt Q is:
EP Q : EK Q
18 m: 32 m
18: 32
9: 16
Boarne fan 'e fraach:
Nasjonaal eksamen Natuerkundefragen foar middelbere skoalle/beropsskoalle
