Potinsjele enerzjy - problemen en oplossingen

Potinsjele enerzjy - problemen en oplossingen

Gravitasjonele potinsjele enerzjy

1. Enerzjy 4900 Joule brûkt om in objekt mei in massa fan 50 kg nei in hichte fan h te tillen. Wat is de hichte fan h? Fersnelling troch swiertekrêft (g) = 9.8 ms ^-2.

Bekend:

Feroaring fan potinsjele enerzjy (ΔPE) = 4900 Joules

Massa fan objekt (m) = 50 kg

Fersnelling troch swiertekrêft (g) = 9.8 m/ ^s²

Winske: hichte (Δh)

Oplossing:

ΔPE = mg Δh

4900 = (50)(9.8) Δh

4900 = 490 Δh

Δh = 10 meter

Spring potinsjele enerzjy

2. De grafyk hjirûnder lit de relaasje sjen tusken krêft (F) en x (de feroaring yn lingte) fan in fear. As de feroaring yn lingte fan in fear 8 sm is, wat is dan de potinsjele enerzjy fan 'e fear?

Bekend:

Krêft (F) = 2 Newton

De feroaring yn lingte 1 (x) = 1 sm = 1/100 m = 0.01 m

De feroaring yn lingte 2 = 8 sm = 8/100 m = 0.08 m

Winsk: De potinsjele enerzjy fan 'e maitiid

Oplossing:

De konstante fan 'e maitiid:

De potinsjele enerzjy fan 'e maitiid:

∆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. Op basis fan de tabel hjirûnder is F = gewicht fan it objekt, ∆L = de feroaring yn lingte fan 'e fear. Wat is it wurk dat oan 'e fear dien wurdt, sadat de feroaring yn lingte fan 'e fear 10 sm is.

Bekend:

De feroaring yn lingte fan 'e fear (∆L) = 10 sm = 0.1 m

Socht: Wurk dien yn 'e maitiid

Oplossing:

De konstante fan 'e maitiid:

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

De konstante fan 'e fear is 500 N/m

It wurk wurdt dien oan 'e fear, sadat de feroaring yn lingte fan 'e fear 10 sm is:

W = 1/2 k ∆L² ⁼ 1/2 (500 N/m)(0.1 m) ^² = (250 N/m)(0.01 m² ⁾ = 2.5 Nm = 2.5 Joule.

4. De grafyk hjirûnder lit de relaasje sjen tusken krêft (F) en de feroaring yn lingte (x). Wat is de potinsjele enerzjy fan 'e fear basearre op de grafyk hjirûnder.

Bekend:

F = 40 Newton

Δx = 0.08 m

Winsk: potinsjele enerzjy fan 'e maitiid

Oplossing:

De konstante fan 'e maitiid:

k = F / Δx

De potinsjele enerzjy fan 'e maitiid:

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

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

1. Wat is potinsjele enerzjy?
   • antwurdPotinsjele enerzjy is de enerzjy dy't in objekt hat fanwegen syn posysje of steat. It is de enerzjy dy't it potinsjeel hat om wurk te dwaan, mar op it stuit gjin beweging feroarsaket.
2. Hoe hinget gravitasjonele potinsjele enerzjy ôf fan hichte?
   • antwurdGravitaasjepotinsjele enerzjy is direkt evenredich mei de hichte fan in objekt boppe in referinsjepunt. De formule is PE$=mgh$, wêrby't PE de potinsjele enerzjy is, $m$ is massa, $g$ is de gravitasjonele fersnelling, en $h$ is de hichte.
3. Wêrom wurdt der sein dat in útrekte of yndrukte fear potinsjele enerzjy hat?
   • antwurdAs in fear út syn lykwichtsposysje útrekt of yndrukt wurdt, bewarret er enerzjy. Dizze enerzjy hat de potinsje om wurk te dwaan as de fear weromkomt nei syn lykwichtsposysje. Dizze opsleine enerzjy wurdt oantsjut as elastyske potinsjele enerzjy.
4. Hoe feroaret de potinsjele enerzjy fan in objekt as it yn in swiertekrêftfjild ta twa kear syn oarspronklike hichte ferhege wurdt?
   • antwurdAs in objekt twa kear sa heech wurdt as syn oarspronklike hichte, ferdûbelet syn swiertekrêftige potinsjele enerzjy. Dit komt om't de potinsjele enerzjy lineêr ôfhinklik is fan 'e hichte.
5. Is it mooglik foar in objekt om negative potinsjele enerzjy te hawwen? Ferklearje.
   • antwurdJa, potinsjele enerzjy kin negatyf wêze ôfhinklik fan 'e kar fan referinsjepunt. Bygelyks, yn swiertekrêftproblemen mei potinsjele enerzjy, stelle wy de grûn faak as nul potinsjele enerzjy. As in objekt ûnder dit referinsjepunt wie (lykas yn in put), soe syn potinsjele enerzjy negatyf wêze relatyf oan 'e keazen referinsje.
6. Hoe is potinsjele enerzjy relatearre oan kinetyske enerzjy yn in sletten systeem?
   • antwurdYn in sletten systeem sûnder eksterne krêften bliuwt de totale enerzjy (kinetysk + potinsjeel) konstant. Dit prinsipe is basearre op it behâld fan enerzjy. As potinsjele enerzjy tanimt, nimt de kinetyke enerzjy ôf, en oarsom.
7. Wat bart der mei de gravitasjonele potinsjele enerzjy fan in appel as er út in beam falt?
   • antwurdAs de appel falt, nimt syn gravitasjonele potinsjele enerzjy ôf, om't er tichter by de Ierde komt. Dizze ferlerne potinsjele enerzjy wurdt omset yn kinetyske enerzjy, wêrtroch't de appel rapper beweecht as er falt.
8. Wêrom hat in pendulum de measte potinsjele enerzjy op it hichtepunt fan syn swing?
   • antwurdOp it hichtepunt fan syn swing is de pendulum op syn heechste punt relatyf oan syn rêstposysje. Dit betsjut dat it de maksimale hichte hat en dêrom de maksimale gravitasjonele potinsjele enerzjy. As it nei ûnderen swingt, wurdt dizze enerzjy omset yn kinetyske enerzjy.
9. Kin in objekt potinsjele enerzjy hawwe, sels as it net yn in swiertekrêftfjild is?
   • antwurdJa. Potinsjele enerzjy is net eksklusyf foar swiertekrêftfjilden. Bygelyks, in geardrukte fear op in romtestasjon (dêr't swiertekrêfteffekten minimaal binne) hat noch altyd elastyske potinsjele enerzjy. Op deselde wize hawwe ladingen yn in elektrysk fjild elektryske potinsjele enerzjy.

10. Hoe beynfloedet de massa fan in objekt syn gravitasjonele potinsjele enerzjy?

    • antwurdGravitaasjepotinsjele enerzjy is direkt evenredich mei de massa fan in objekt. As jo ​​de massa fan in objekt ferdûbelje, sil syn gravitaasjepotinsjele enerzjy (op deselde hichte) ek ferdûbelje.