Formúlan fyrir lögmálið um varðveislu vélrænnar orku, stöðuorka fjöðurs, einfaldar vélar

Dæmispurningar og formúlur fyrir lögmálið um varðveislu vélrænnar orku, stöðuorku fjöðurs, einfaldar vélar

Lögmál um varðveislu vélrænnar orku

1. Hlutur hefur stöðuga vélræna orku, vaxandi hreyfiorku og minnkandi þyngdarorku. Hluturinn er í ástandi ...

1. þvermál
2. færa sig upp
3. færast niður
4. hraðari upp á við

Umræða
Því meiri sem hreyfiorkan er, því meiri er hraði hlutarins, og því minni sem þyngdarorkan er, því lægri er hæð hlutarins frá jörðu. Þetta gerist þegar hlutur færist úr ákveðinni hæð niður í átt að jörðu.

Sambandið milli hraða og hreyfiorku er sýnt með hreyfiorkuformúlunni:
EK = ½ mV²
Lýsing á formúlu: EK = hreyfiorka, m = massi, v = hraði

Sambandið milli hæðar og þyngdarorku er sýnt með formúlunni fyrir þyngdarorku:
EP = mgh
Lýsing á formúlu: EP = þyngdarorkuorka, m = massi, g = þyngdarhröðun, h = hæð
Rétta svarið er C.

Einföld vél
2. Hlutfall lengdar a og b á skýringarmynd af einfaldri vél er a : b = 1 : 2,2. Lágmarksgildi kraftsins F til að lyfta byrði B sem vegur 330 Newton er…. Newton

1. 100
2. 150
3. 2200
4. 7260

Umræða
Það er vitað að:
Lengd a = burðararmur (l_B) = 1
Lengd b = kraftarmur (l_F) = 2,2
Þyngdarkraftur (w) = 330 Newton
Spurði: Lyftikraftur (F)
Svar:
Formúlan fyrir vélrænan ávinning af einfaldri vogarvél:
KM = v / F = l_F / l_B
Upplýsingar:
KM = vélrænn kostur, w = þyngdarafl, F = vogunarstuðull, l_F = kraftarmur, l_B = hleðsluarmur
 
w / F = l_F / l_B
330 / F = 2,2 / 1
330 / F = 2,2
330 / 2,2 = F
F = 150 Newton
Rétta svarið er B.

3. Skoðið myndina hér til hliðar. Nemandi færir hlut frá punkti A til punkts B með krafti F eins og sýnt er á myndinni. Ef núningur milli hlutarins og borðsins er hunsaður, þá er vélræni kosturinn við athöfnina….

1. 4
2. 5/3
3. 5/4
4. 3/4

Umræða
Það er vitað að:
Hæð hallandi flatarins (y) = 4 metrar – 1 metri = 3 metrar
Lengd flatar (x) = 4 metrar
Spurði: Vélrænn kostur (MC) hallandi plans
Svar:
Reiknaðu lengd hallandi plansins með Pýþagórasarformúlunni:
R = √3²+4² = √9+16 = √25 = 5 metrar
Vélrænir kostir hallandi plans:
KM = R / y
KM = 5 metrar / 3 metrar
KM = 5/3
Rétta svarið er B.

Vororkuorka

4. Köfunarvöllur notar fjaðurhlaðinn grunn til að þrýsta upp á við fyrir íþróttamanninn til að hefja stökkið. Þegar íþróttamaður stekkur á hann með 500 N krafti styttist fjöðurinn um 4 cm. Magn hugsanlegrar orku sem fjöðurinn veitir til að knýja íþróttamanninn áfram er….

1. 20 júlar
2. 10 júlar
3. 5 júlar
4. 2 júlar

Umræða
Það er vitað að:
Kraftur (F) = 500 N
Breyting á lengd fjöðursins (Δx) = 4 cm = 0,04 m
Spurði: Vororkuorka
Svar:
Fyrst skal reikna út teygjustuðulinn í fjöðrinni með því að nota lögmál Hooke:
k = F / Δx = 500 N / 0,04 m = 12500 N/m
Teygjanleg stöðuorka fjöðursins er:
EP = ½ k Δx² = ½ (12500)(0,04)² = (6250)(0,0016)
EP = 10 Júl
Rétta svarið er B.

Heimild spurningar:

Spurningar um eðlisfræði á unglingastigi í framhaldsskóla