중력 위치 에너지 – 문제점과 해결책

1. 1kg의 물체가 정지 상태에서 10m 높이에서 자유낙하합니다 .

결정하다:

(a) 중력 에 의한 일

(b) 중력 위치 에너지 의 변화

중력 가속도 (g) = 10 m/ ^s²

알려진 바에 따르면:

질량 (m) = 1 kg

높이(h) = 10m

중력 가속도(g) = 10 m/ ^s²

무게 (w) = mg = (1 kg)(10 m/s² ⁾ = 10 N

솔루션 :

(a) 중력에 의한 일

W = wh = mgh

W = (1)(10)(10) = 100 줄

(b) 중력 위치 에너지의 변화

중력 위치 에너지의 변화량은 중력이 한 일과 같습니다.

Δ EP = 100 줄

[아이알피]

2. 10N의 물체가 매끄러운 경사면을 따라 2m 미끄러져 내려갑니다. 무게가 한 일의 양을 구하세요!

알려진 바에 따르면:

무게(w) = 10 N

w _x = w sin θ = (10)(sin 30 ^o ) = (10)(0.5) = 5 N

d = 2m

중력 가속도(g) = 10 m/ ^s²

구하는 것: 무게에 의해 수행되는 일

솔루션 :

W = F d = w _x d = (5)(2) = 10 줄

대안 솔루션:

Sin 30 ^o = h / d

0.5 = 시간 / 2

h = (0.5)(2)

h = 1m

무게에 의해 수행된 일;

W = F d = wh = (10 N)(1 m) = 10 N m = 10 줄

[아이알피]

3. 지면에서 20미터 위에 있는 1,500그램 물체가 자유낙하하여 지면으로 떨어집니다. 이 물체의 중력 위치 에너지는 얼마입니까? 중력 가속도는 10 m/s² ^입니다.

알려진 바에 따르면:

중력 가속도(g) = 10 m/ ^s²

질량(m) = 1500그램 = 1500/1000킬로그램 = 1.5킬로그램

높이(h) = 20미터

구하는 것: 중력 위치 에너지

솔루션 :

위치 에너지(PE) = mgh = (1.5 kg)(10 m/s² ⁾ (20 m) = 300 kg m² ^/ s² ⁼ 300 줄

4. 아래 그림을 바탕으로, 물체 1의 질량이 2kg이고 물체 2의 질량이 4kg일 때, 물체 1과 물체 2의 위치 에너지 비교는 다음과 같습니다.

알려진 바에 따르면:

물체 1의 질량 (m)₁) = 2킬로그램

물체 2의 질량(m² ₎ = 4킬로그램

높이 1 (h ₁ ) = 12미터

높이 2 (h ₂ ) = 9미터

요구 사항: 물체 1과 물체 2의 위치 에너지 비교

솔루션 :

PE = mgh

m = 질량 (국제 단위는 킬로그램이며, 약자는 kg입니다.)

g = 중력 가속도 (국제 단위는 미터/초 ^² 이며, 약어로는 m/s²입니다 )

h = 높이 (국제 단위는 미터이며, 약자는 m입니다)

PE = 중력 위치 에너지 (국제 단위는 kg m² ^/ s² ^또는 줄)

물체 1의 중력 위치 에너지:

EP ₁ = m ₁ gh ₁ = (2)(g)(12) = 24g

물체 2의 중력 위치 에너지:

EP ₂ = m ₂ gh ₂ = (4)(g)(9) = 36g

물체 1과 물체 2의 위치 에너지 비교 :

PE ₁ : PE ₂

24g : 36g

24 : 36

24/12 : 36/12

2 : 3

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