Primjeri pitanja o radu i gravitacijskoj potencijalnoj energiji

4 primjera rada i gravitacijske potencijalne energije

1. Predmet mase 1 kg slobodni pad s visine od 10 metara do površine tla. Odredite:
(a) Rad koji gravitacijska sila izvrši na tijelu
(b) Promjene potencijalna energija gravitacija
Ubrzanje zbog gravitacije (g) = 10 m/s²
Rasprava
Poznato je :
Masa objekta (m) = 1 kg
Visina (v) = 10 metara
Ubrzanje zbog gravitacije (g) = 10 m/s²
Odgovor:
(a) Rad koji vrši sila gravitacije
Kada objekt slobodno pada, smjer kretanja objekta je prema dolje, a smjer gravitacijske sile koja djeluje na objekt (težina objekta) također je prema dolje. Budući da su u istom smjeru, gravitacijske sile se podudaraju ili tvore kut od 0^o sa smjerom kretanja objekta. Cos 0 = 1 i svaki broj pomnožen s 1 jednak je tom broju, pa cos 0 ne treba uključivati ​​u formulu za izračun rada.
Formula za rad je W = F s, gdje je W = rad, F = sila i s = pomak. Ako se prilagodi ovom problemu, formula za rad se mijenja u W = wh = mgh, gdje je W = rad, w = gravitacija, h = promjena visine objekta, m = masa objekta, g = ubrzanje zbog gravitacije.
Dakle, rad koji obavlja gravitacija je:
W = wh = mgh = (1)(10)(10) = 100 džula

(B) Promjena gravitacijske potencijalne energije
Na visini od 10 metara iznad razine tla, gravitacijska potencijalna energija objekta iznosi 100 Joula. Kako se kreće prema dolje, visina objekta se smanjuje, čime se smanjuje i njegova gravitacijska potencijalna energija. Kada dosegne razinu tla, gdje je visina objekta nula, njegova gravitacijska potencijalna energija je nula. Stoga se gravitacijska potencijalna energija objekta smanjuje za 100 Joula.

2. Predmet mase 10 Newtona nalazi se na glatkoj nagnutoj ravnini s kutom nagiba od 30°.^oDuljina hipotenuze je 2 metra. Rad koji gravitacija vrši na tijelu dok se klizi duž hipotenuze je…
Rasprava
Poznato je :
Gravitacija (w) = 10 Newton
w_x = w sin sjenica = (10)(sin 30^o) = (10)(0,5) = 5 Newtona
Duljina hipotenuze (s) = 2 metra
Ubrzanje zbog gravitacije (g) = 10 m/s²
Pitao : rad koji obavlja gravitacija
Jawab :
Ovaj problem se može riješiti pomoću dva načina.
Prvi način :
Formula za rad je W = F s. Ako se prilagodi ovom problemu, formula za rad se mijenja u W = w_x s. Dakle, rad koji obavlja gravitacija je W = w_x s = (5)(2) = 10 Džula.
Drugi način :
Rad koji obavlja konzervativna sila, poput gravitacije, ne ovisi o putu kojim se objekt kreće, ali ovisi o promjeni visine. Stoga, da bi se izračunao rad gravitacije, prvo se izračuna visina objekta.
Grijeh 30^o = okomita stranica / hipotenuza
0,5 = okomita stranica / 2
Vertikalna stranica = (0,5)(2)
Vertikalna stranica = 1 metar
Visina objekta je 1 metar.
Rad koji gravitacija izvrši kada se objekt kreće prema dolje je W = wh = (10)(1) = 10 Džula.

3. Za podizanje predmeta mase 50 kg koristi se 5000 džula energije. Predmet će se podići na visinu od… g = 10 m/s²
A. 5 m
B. 10 m
Oko 12 m
D. 15 m
I. 20 m
Rasprava:
Poznato je :
EP gravitacija = 5000 džula, m = 50 kg, g = 10 m/s².
Pitao :
h?
Jawab :
EP = mgh
5000 = (50)(10)(h)
5000 = 500 sati
h = 5000 / 500 = 10 metara
Točan odgovor je B.

4. Predmet mase 2 kg nalazi se 5 metara iznad tla. Ubrzanje zbog gravitacije = 10 m/s²Napor potreban za podizanje predmeta na visinu od 15 metara iznad Zemljine površine je…
A. 100 džula
B. 200 džula
C. 300 džula
D. 400 džula
E. 500 džula
Rasprava:
Poznato je :
m = 2 kg, h₁ = 5 metara, h₂ = 15 metara, g = 10 m/s²
Pitao :
Š?
Jawab :
Rad (W) = promjena gravitacijske potencijalne energije (EP)₂ – EP₁).
W = EP₂ – EP₁
W = mgh₂ – mgh₁
W = mg (h₂ - h₁)
W = (2)(10)(15-5) = (2)(10)(10) = 200 džula.
Točan odgovor je B.