Enerxía potencial: problemas e solucións

1. Enerxía de 4900 joules empregados para elevar un obxecto cunha masa de 50 kg a unha altura de h. Cal é a altura de h? Aceleración da gravidade (g) = 9.8 ms ^-2.

Coñecido:

Cambio de enerxía potencial (ΔPE) = 4900 Joules

Masa do obxecto (m) = 50 kg

Aceleración da gravidade (g) = 9.8 m/ ^s²

Altura desexada (Δh)

Solución:

ΔPE = mg Δh

4900 = (50)(9.8) Δh

4900 = 490 Δh

Δh = 10 metros

Enerxía potencial primaveral

2. O gráfico seguinte mostra a relación entre a forza (F) e x (o cambio de lonxitude) dun resorte. Se o cambio de lonxitude dun resorte é de 8 cm, cal é a enerxía potencial do resorte?

Coñecido:

Forza (F) = 2 Newtons Problemas e solucións potenciais de enerxía 1

A variación de lonxitude 1 (x) = 1 cm = 1/100 m = 0.01 m

A variación de lonxitude 2 = 8 cm = 8/100 m = 0.08 m

Busca: A enerxía potencial do resorte

Solución:

Constante da primavera:

Enerxía potencial do resorte:

∆PE = 1/2 ^kx²

∆PE = 1/2 (200 N/m)(0.08 m) ^²

∆PE = (100 N/m)(0.0064 ^m² )

∆PE = 0.64 Nm

3. Segundo a táboa seguinte, F = peso do obxecto, ∆L = cambio na lonxitude do resorte. Cal é o traballo realizado sobre o resorte para que o cambio na lonxitude do resorte sexa de 10 cm?

Coñecido: Problemas e solucións potenciais de enerxía 2

A variación na lonxitude do resorte (∆L) = 10 cm = 0.1 m

Buscase: Traballo realizado na primavera

Solución:

Constante da primavera:

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

A constante do resorte é de 500 N/m

O traballo realízase sobre o resorte, polo que a variación da súa lonxitude é de 10 cm:

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

4. O gráfico seguinte mostra a relación entre a forza (F) e o cambio de lonxitude (x). Cal é a enerxía potencial do resorte segundo o gráfico seguinte?

Coñecido: Problemas e solucións potenciais de enerxía 4

F = 40 Newtons

Δx = 0.08 m

Buscase: enerxía potencial primaveral

Solución:

Constante da primavera:

k = F / Δx

Enerxía potencial do resorte:

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

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

Que é a enerxía potencial?
- ResponderA enerxía potencial é a enerxía que ten un obxecto debido á súa posición ou estado. É a enerxía que ten o potencial de realizar un traballo pero que non está a causar movemento nese momento.
Como depende a enerxía potencial gravitatoria da altura?
- ResponderA enerxía potencial gravitatoria é directamente proporcional á altura dun obxecto sobre un punto de referencia. A fórmula é PE $= m g h$ onde PE é a enerxía potencial, $m$ é masa, $g$ é a aceleración gravitacional e $h$ é a altura.
Por que se di que un resorte estirado ou comprimido ten enerxía potencial?
- ResponderCando un resorte se estira ou se comprime desde a súa posición de equilibrio, almacena enerxía. Esta enerxía ten o potencial de realizar traballo cando o resorte volve ao seu estado de equilibrio. Esta enerxía almacenada denomínase enerxía potencial elástica.
Como cambia a enerxía potencial dun obxecto se se eleva ao dobre da súa altura orixinal nun campo gravitatorio?
- ResponderSe un obxecto se eleva ao dobre da súa altura orixinal, a súa enerxía potencial gravitatoria duplícase. Isto débese a que a enerxía potencial depende linealmente da altura.
É posible que un obxecto teña enerxía potencial negativa? Explícao.
- ResponderSi, a enerxía potencial pode ser negativa dependendo do punto de referencia escollido. Por exemplo, nos problemas de enerxía potencial gravitacional, a miúdo establecemos que o chan ten enerxía potencial cero. Se un obxecto estivese debaixo deste punto de referencia (como nun pozo), a súa enerxía potencial sería negativa en relación coa referencia escollida.
Como se relaciona a enerxía potencial coa enerxía cinética nun sistema pechado?
- ResponderNun sistema pechado sen forzas externas, a enerxía total (cinética + potencial) permanece constante. Este principio baséase na conservación da enerxía. A medida que a enerxía potencial aumenta, a enerxía cinética diminúe e viceversa.
Que ocorre coa enerxía potencial gravitatoria dunha mazá cando cae dunha árbore?
- ResponderA medida que a mazá cae, a súa enerxía potencial gravitatoria diminúe porque se achega máis á Terra. Esta enerxía potencial perdida convértese en enerxía cinética, o que fai que a mazá se mova máis rápido ao caer.
Por que un péndulo ten a maior enerxía potencial no pico da súa oscilación?
- ResponderNo cumio da súa oscilación, o péndulo está no seu punto máis alto en relación coa súa posición de repouso. Isto significa que ten a altura máxima e, polo tanto, a enerxía potencial gravitatoria máxima. A medida que oscila cara abaixo, esta enerxía convértese en enerxía cinética.
Pode un obxecto ter enerxía potencial mesmo se non está nun campo gravitatorio?
- ResponderSi. A enerxía potencial non é exclusiva dos campos gravitacionais. Por exemplo, un resorte comprimido nunha estación espacial (onde os efectos gravitacionais son mínimos) aínda ten enerxía potencial elástica. Do mesmo xeito, as cargas nun campo eléctrico teñen enerxía potencial eléctrica.
Como inflúe a masa dun obxecto na súa enerxía potencial gravitatoria?
- ResponderA enerxía potencial gravitatoria é directamente proporcional á masa dun obxecto. Se se duplica a masa dun obxecto, a súa enerxía potencial gravitatoria (á mesma altura) tamén se duplicará.