Esempio di energia potenziale elastica di una molla

5 esempi di domande sull'energia potenziale elastica delle molle

1. Una molla viene caricata con un peso di 2 kg e appesa verticalmente a un supporto. Se la molla si allunga di 4 cm, qual è la variazione di energia potenziale La forza elastica della molla è… g = 10 m/s²
Discussione
È conosciuto :
Massa del carico (m) = 2 kg
Accelerazione di gravità (g) = 10 m/s²
Peso del carico (w) = mg = (2)(10) = 20 Newton
Incremento della lunghezza della molla (x) = 4 cm = 0,04 metri
Chiesto : Energia potenziale elastica della molla
Jawab :
Formula Legge di Hooke è F = kx, dove F = forza, k = costante elastica e x = incremento di lunghezza della molla. Se adattata a questo problema, la formula della legge di Hooke viene modificata in w = kx, dove w = gravitàPer calcolare la costante elastica, si trasforma la formula della legge di Hooke in k = w / x. Quindi la costante elastica è k = w / x = 20 / 0,04 = 500 Newton/metro.
La variazione dell'energia potenziale elastica della molla è:
EP = ½ kx² = ½ (500)(0,04)² = (250)(0,0016) = 0,4 Joule

Anche la variazione di energia potenziale elastica di una molla può essere calcolata utilizzando un'unica formula:
EP = ½ kx² = ½ (w / x) x² = ½ wx = ½ mgx
Descrizione: w = forza peso del carico, m = massa del carico, x = variazione di lunghezza della molla.
EP = ½ (2)(10)(0,04) = (10)(0,04) = 0,4 Joule.

2. Per allungare una molla di 10 cm, è necessaria una forza di 50 N. L'energia potenziale elastica necessaria per allungare la molla di 12 cm è…
Discussione
È conosciuto :
Incremento della lunghezza della molla (x) = 10 cm = 0,1 metri
Forza (F) = 50 Newton
Chiesto : energia potenziale elastica della molla per allungarla fino a 12 cm o 0,12 metri.
Jawab :
La costante elastica della molla è:
k = F / x = 50 / 0,1 = 500 Newton/metro
La molla utilizzata è la stessa, quindi la costante elastica ottenuta nel calcolo precedente viene utilizzata per calcolare l'energia potenziale elastica della molla necessaria per allungarla di 0,12 metri.
EP = ½ kx² = ½ (500)(0,12)² = (250)(0,0144) = 3,6 Joule.

3. Il grafico sottostante mostra la relazione tra la forza (F) e l'aumento di lunghezza della molla (x). Se la molla si deforma di 10 cm, l'energia potenziale elastica della molla è…

Discussione
È conosciuto :
Forza (F) = 5 Newton
Incremento della lunghezza della molla (x) = 2 cm = 0,02 metri
Chiesto : energia potenziale della molla se la molla viene deformata di 10 cm o 0,1 metri.
Jawab :
Costante elastica:
k = F / x = 5 / 0,02 = 250 Newton/metro
L'energia potenziale della molla se questa viene deformata di 0,1 metri:
EP = ½ kx² = ½ (250)(0,1)² = (125)(0,01) = 1,25 Joule.

Energia del potenziale elastico
4. Una molla è caricata con un peso di 2 kg come mostrato nella figura seguente. Se la molla subisce un aumento di lunghezza di 5 cm e accelerazione dovuta alla gravità Terra 10 ms^-2, quindi l'energia potenziale elastica della molla è...
A. 4,0 J
B. 3,0 J
C. 2,5 J
D. 1,0 J
E. 0,5 J
Discussione
È conosciuto :
Aumento di lunghezza (Δx) = 5 cm = 0,05 metri
Accelerazione di gravità (g) = 10 m/s²
Massa del carico (m) = 2 kg
Peso del carico (w) = mg = (2)(10) = 20 Newton
Chiesto Energia potenziale della gomma?
Jawab :
Innanzitutto, calcoliamo la costante elastica della molla utilizzando la formula della legge di Hooke:
k = w / Δx = 20 / 0,05 = 400 N/m
L'energia potenziale elastica della molla è:
EP = ½ k Δx² = ½ (400)(0,05)² = (200)(0,0025)
EP = 0,5 Joule
La risposta corretta è E.

5. Per allungare una molla di 5 cm, è necessaria una forza di 20 N. L'energia potenziale della molla quando si allunga di 10 cm è…
A. 2 Joule
B. 4 Joule
C. 20 Joule
D. 50 Joule
E. 100 Joule
Discussione
È conosciuto :
Aumento di lunghezza (Δx) = 5 cm = 0,05 metri
Forza (F) = 20 Newton
Chiesto : Pressione di esercizio della molla quando questa si allunga di 10 cm?
Jawab :
Costante elastica:
k = F / Δx = 20 / 0,05 = 400 N/m
L'energia potenziale della molla quando Δx = 10 cm = 0,1 metri:
EP = ½ k Δx² = ½ (400)(0,1)² = (200)(0,01)
EP = 2 Joule
La risposta corretta è A.