Fuinneamh poitéinsiúil – fadhbanna agus réitigh

Fuinneamh féideartha imtharraingteach

1. Fuinneamh 4900 Giúl a úsáidtear chun réad le mais 50 kg a ardú go dtí airde h. Cad é airde h? Luasghéarú de bharr domhantarraingthe (g) = 9.8 ms ^-2.

Ar a dtugtar:

Athrú fuinnimh phoitéinsiúil (ΔPE) = 4900 Giúl

Mais an réada (m) = 50 kg

Luasghéarú de bharr domhantarraingthe (g) = 9.8 m/ ^s²

Ag teastáil: airde (Δh)

Réiteach:

ΔPE = mg Δh

4900 = (50)(9.8) Δh

4900 = 490 Δh

Δh = 10 méadar

Fuinneamh poitéinsiúil an earraigh

2. Taispeánann an graf thíos an gaol idir fórsa (F) agus x (an t-athrú i bhfad) spriongaí. Más é 8 cm an t-athrú i bhfad spriongaí, cad é fuinneamh poitéinsiúil an spriongaí?

Ar a dtugtar:

Fórsa (F) = 2 Niútón Fadhbanna fuinnimh féideartha agus réitigh 1

An t-athrú ar fhad 1 (x) = 1 cm = 1/100 m = 0.01 m

An t-athrú ar fhad 2 = 8 cm = 8/100 m = 0.08 m

Ag Teastáil: Fuinneamh poitéinsiúil an earraigh

Réiteach:

Tairiseach an earraigh:

Fuinneamh poitéinsiúil an earraigh:

∆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. Bunaithe ar an tábla thíos, is é F meáchan an réada, ∆L = an t-athrú i bhfad an earraigh. Cad é an obair a dhéantar ar an earrach ionas go mbeidh an t-athrú i bhfad an earraigh 10 cm?

Ar a dtugtar: Fadhbanna fuinnimh féideartha agus réitigh 2

An t-athrú i bhfad an earraigh (∆L) = 10 cm = 0.1 m

Ag Teastáil: Obair déanta san earrach

Réiteach:

Tairiseach an earraigh:

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

Is é 500 N/m tairiseach an earraigh

Déantar an obair ar an sprionga mar sin is é 10 cm an t-athrú i bhfad an sprionga:

W = 1/2 k ∆L ² = 1/2 (500 N/m)(0.1 m) ² = (250 N/m)(0.01 m ² ) = 2.5 N m = 2.5 Giúl.

4. Taispeánann an graf thíos an gaol idir fórsa (F) agus an t-athrú ar fhad (x). Cad é fuinneamh poitéinsiúil an earraigh bunaithe ar an ngraf thíos.

Ar a dtugtar: Fadhbanna fuinnimh féideartha agus réitigh 4

F = 40 Niútón

Δx = 0.08 m

Ag teastáil: fuinneamh poitéinsiúil earraigh

Réiteach:

Tairiseach an earraigh:

k = F / Δx

Fuinneamh poitéinsiúil an earraigh:

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

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

Cad is fuinneamh poitéinsiúil ann?
- FreagairIs é fuinneamh poitéinsiúil an fuinneamh atá ag réad mar gheall ar a shuíomh nó a staid. Is é an fuinneamh a bhfuil an cumas aige obair a dhéanamh ach nach bhfuil ag cruthú gluaiseachta faoi láthair.
Cén chaoi a mbraitheann fuinneamh poitéinsiúil imtharraingteach ar airde?
- FreagairTá fuinneamh poitéinsiúil imtharraingthe comhréireach go díreach le hairde réada os cionn pointe tagartha. Is é PE an fhoirmle $= m g h$ , áit a seasann PE don fhuinneamh poitéinsiúil, $m$ is mais é, $g$ is é an luasghéarú imtharraingteach, agus $h$ Is é an airde.
Cén fáth a ndeirtear go bhfuil fuinneamh poitéinsiúil ag sprionga sínte nó comhbhrúite?
- FreagairNuair a shíntear nó a chomhbhrúitear sprionga óna shuíomh cothromaíochta, stórálann sé fuinneamh. Tá an cumas ag an bhfuinneamh seo obair a dhéanamh nuair a fhilleann an sprionga ar a staid chothromaíochta. Tugtar fuinneamh poitéinsiúil leaisteach ar an bhfuinneamh stóráilte seo.
Cén chaoi a n-athraíonn fuinneamh poitéinsiúil réada má ardaítear é go dtí dhá oiread a airde bhunaidh i réimse imtharraingthe?
- FreagairMá ardaítear réad go dtí dhá oiread a airde bhunaidh, dúblaíonn a fhuinneamh poitéinsiúil imtharraingteach. Tá sé seo amhlaidh toisc go bhfuil an fuinneamh poitéinsiúil ag brath go líneach ar an airde.
An bhfuil sé indéanta go mbeadh fuinneamh poitéinsiúil diúltach ag réad? Mínigh.
- FreagairSea, is féidir le fuinneamh poitéinsiúil a bheith diúltach ag brath ar an bpointe tagartha a roghnaítear. Mar shampla, i bhfadhbanna fuinnimh poitéinsiúil imtharraingthe, is minic a shocraímid an talamh mar rud nach bhfuil aon fhuinneamh poitéinsiúil aige. Dá mbeadh réad faoi bhun an phointe tagartha seo (cosúil le tobar), bheadh a fhuinneamh poitéinsiúil diúltach i gcoibhneas leis an tagairt a roghnaítear.
Cén gaol atá idir fuinneamh poitéinsiúil agus fuinneamh cinéiteach i gcóras dúnta?
- FreagairI gcóras dúnta gan aon fhórsaí seachtracha, fanann an fuinneamh iomlán (cinéiteach + poitéinsil) tairiseach. Tá an prionsabal seo bunaithe ar chaomhnú fuinnimh. De réir mar a mhéadaíonn an fuinneamh poitéinsil, laghdaíonn an fuinneamh cinéiteach, agus a mhalairt.
Cad a tharlaíonn don fhuinneamh poitéinsiúil imtharraingteach úll nuair a thiteann sé den chrann?
- FreagairDe réir mar a thiteann an t-úll, laghdaíonn a fhuinneamh poitéinsiúil imtharraingteach toisc go bhfuil sé ag druidim níos gaire don Domhan. Déantar an fuinneamh poitéinsiúil caillte seo a thiontú ina fhuinneamh cinéiteach, rud a fhágann go mbogann an t-úll níos tapúla agus é ag titim.
Cén fáth a mbíonn an fuinneamh poitéinsiúil is mó ag luascadán ag buaic a luascáin?
- FreagairAg buaic a luascáin, bíonn an luascadán ag a phointe is airde i gcoibhneas lena shuíomh scíthe. Ciallaíonn sé seo go bhfuil an airde uasta aige agus, dá bhrí sin, an fuinneamh poitéinsiúil imtharraingthe uasta. De réir mar a luascann sé síos, déantar an fuinneamh seo a thiontú go fuinneamh cinéiteach.
An féidir le réad fuinneamh poitéinsiúil a bheith aige fiú mura bhfuil sé i réimse imtharraingthe?
- FreagairSea. Ní hamháin go bhfuil fuinneamh poitéinsiúil i réimsí imtharraingthe. Mar shampla, bíonn fuinneamh poitéinsiúil leaisteach fós ag sprionga comhbhrúite ar stáisiún spáis (áit a bhfuil éifeachtaí imtharraingthe íosta). Ar an gcaoi chéanna, bíonn fuinneamh poitéinsiúil leictreach ag muirir i réimse leictreach.
Cén tionchar a bhíonn ag mais réada ar a fhuinneamh poitéinsiúil imtharraingteach?
- FreagairTá fuinneamh poitéinsiúil imtharraingthe comhréireach go díreach le mais réada. Má dhúblaíonn tú mais réada, dúblóidh a fhuinneamh poitéinsiúil imtharraingthe (ag an airde chéanna) freisin.