Серіппенің серпімді потенциалдық энергиясының мысалы

Серіппелердің серпімді потенциалдық энергиясы бойынша 5 сұрақ мысалдары

1. Серіппеге 2 кг жүк беріліп, ол тірекке тігінен ілінген. Егер серіппе 4 см-ге ұзарса, онда өзгеріс потенциалдық энергия Серіппенің серпімділік күші... g = 10 м/с²
Талқылау
Ол белгілі :
Жүктің массасы (м) = 2 кг
Ауырлық күшіне байланысты үдеу (г) = 10 м/с²
Жүктеме салмағы (w) = мг = (2)(10) = 20 Ньютон
Серіппе ұзындығының ұлғаюы (x) = 4 см = 0,04 метр
Сұралған Серіппенің серпімді потенциалдық энергиясы
Джаваб :
Формула Гук заңы F = kx, мұндағы F = күш, k = серіппе тұрақтысы және x = серіппе ұзындығының артуы. Егер бұл есепке бейімделсе, онда Гук заңының формуласы w = kx болып өзгереді, мұндағы w = гравитацияСеріппе тұрақтысын есептеу үшін Гук заңының формуласын k = w / x деп өзгертіңіз. Демек, серіппе тұрақтысы k = w / x = 20 / 0,04 = 500 Ньютон/метрге тең.
Серіппенің серпімді потенциалдық энергиясының өзгерісі:
EP = ½ kx² = ½ (500)(0,04)² = (250)(0,0016) = 0,4 Джоуль

Серіппенің серпімді потенциалдық энергиясының өзгерісін бір ғана формула арқылы есептеуге болады:
EP = ½ kx² = ½ (ені / х) х² = ½ wx = ½ мгx
Сипаттамасы: w = жүктің салмақ күші, m = жүктің массасы, x = серіппе ұзындығының өзгеруі.
EP = ½ (2)(10)(0,04) = (10)(0,04) = 0,4 Джоуль.

2. Серіппені 10 см созу үшін 50 Н күш қажет. Серіппені 12 см созу үшін қажетті серпімді потенциалдық энергия...
Талқылау
Ол белгілі :
Серіппе ұзындығының ұлғаюы (x) = 10 см = 0,1 метр
Күш (F) = 50 Ньютон
Сұралған : серіппені 12 см немесе 0,12 метрге дейін созу үшін серіппенің серпімді потенциалдық энергиясы.
Джаваб :
Серіппе тұрақтысы:
k = F / x = 50 / 0,1 = 500 Ньютон/метр
Қолданылған серіппе бірдей, сондықтан алдыңғы есептеуде алынған серіппе тұрақтысы серіппені 0,12 метрге созу үшін серіппенің серпімді потенциалдық энергиясын есептеу үшін қолданылады.
EP = ½ kx² = ½ (500)(0,12)² = (250)(0,0144) = 3,6 Джоуль.

3. Төмендегі график күш (F) мен серіппе ұзындығының артуы (x) арасындағы байланысты көрсетеді. Егер серіппе 10 см-ге бұрмаланса, онда серіппенің серпімді потенциалдық энергиясы...

Талқылау
Ол белгілі :
Күш (F) = 5 Ньютон
Серіппе ұзындығының ұлғаюы (x) = 2 см = 0,02 метр
Сұралған : серіппе 10 см-ге немесе 0,1 метрге бұрмаланған кездегі серіппенің потенциалдық энергиясы.
Джаваб :
Серіппелі тұрақты:
k = F / x = 5 / 0,02 = 250 Ньютон/метр
Серіппе 0,1 метрге бұрмаланған кездегі серіппенің потенциалдық энергиясы:
EP = ½ kx² = ½ (250)(0,1)² = (125)(0,01) = 1,25 Джоуль.

Серпімді потенциалдық энергия
4. Келесі суретте көрсетілгендей, серіппеге 2 кг жүк беріледі. Егер серіппенің ұзындығы 5 см-ге ұзарса және ауырлық күшіне байланысты үдеу Жер 10 мс^-2, онда серіппенің серпімді потенциалдық энергиясы...
A. 4,0 Дж
B. 3,0 Дж
C. 2,5 Дж
D. 1,0 Дж
E. 0,5 Дж
Талқылау
Ол белгілі :
Ұзындықтың ұлғаюы (Δx) = 5 см = 0,05 метр
Ауырлық күшіне байланысты үдеу (г) = 10 м/с²
Жүктің массасы (м) = 2 кг
Жүктеме салмағы (w) = мг = (2)(10) = 20 Ньютон
Сұралған Каучуктың потенциалдық энергиясы?
Джаваб :
Алдымен, Гук заңының формуласын қолданып, серіппенің серпімділік тұрақтысын есептеңіз:
k = w / Δx = 20 / 0,05 = 400 Н/м
Серіппенің серпімді потенциалдық энергиясы:
EP = ½ k Δx² = ½ (400)(0,05)² = (200)(0,0025)
EP = 0,5 Джоуль
Дұрыс жауап - Е.

5. Серіппені 5 см созу үшін 20 Н күш қажет. Серіппе 10 см созылған кездегі оның потенциалдық энергиясы...
A. 2 Джоуль
B. 4 Джоуль
C. 20 Джоуль
D. 30 000 Джоуль
E. 100 Джоуль
Талқылау
Ол белгілі :
Ұзындықтың ұлғаюы (Δx) = 5 см = 0,05 метр
Күш (F) = 20 Ньютон
Сұралған Серіппе 10 см созылған кездегі серіппенің EP мәні неде?
Джаваб :
Серіппелі тұрақты:
k = F / Δx = 20 / 0,05 = 400 Н/м
Δx = 10 см = 0,1 метр болғандағы серіппенің потенциалдық энергиясы:
EP = ½ k Δx² = ½ (400)(0,1)² = (200)(0,01)
EP = 2 Джоуль
Дұрыс жауап - А.