5 Beispiller vu Froen iwwer elastesch potenziell Energie vu Federen
1. Eng Fieder gëtt mat enger Belaaschtung vun 2 kg belaascht a vertikal op engem Stativ gehängt. Wann d'Fieder ëm 4 cm verlängert gëtt, dann ass d'Ännerung vun potenziell Energie D'elastesch Kraaft vun der Fieder ass… g = 10 m/s2
Diskussioun
Et ass bekannt :
Mass vun der Laascht (m) = 2 kg
Schwéierkraaftbeschleunigung (g) = 10 m/s2
Laaschtgewiicht (w) = mg = (2)(10) = 20 Newton
Erhéijung vun der Längt vun der Fieder (x) = 4 cm = 0,04 Meter
Gefrot Elastesch potenziell Energie vun der Feder
Jawab :
Rumus Hooke säi Gesetz ass F = kx, wou F = Kraaft, k = Fréijoerskonstant an x = Zouhuele vun der Fréijoerslängt. Wann een un dëst Problem upasst, gëtt d'Formel vum Hooke-Gesetz op w = kx geännert, wou w = SchwéierkraaftFir d'Fréijoerskonstant ze berechnen, ännert d'Formel vum Hooke-Gesetz op k = w / x. Dofir ass d'Fréijoerskonstant k = w / x = 20 / 0,04 = 500 Newton/Meter.
D'Ännerung vun der elastescher potenzieller Energie vun der Fieder ass:
EP = ½ kx2 = ½ (500)(0,04)2 = (250)(0,0016) = 0,4 Joule
D'Ännerung vun der elastescher potenzieller Energie vun enger Fieder kann och mat enger eenzeger Formel berechent ginn:
EP = ½ kx2 = ½ (w / x) x2 = ½ wx = ½ mgx
Beschreiwung: w = Gewiichtskraaft vun der Laascht, m = Mass vun der Laascht, x = Ännerung vun der Längt vun der Fieder.
EP = ½ (2)(10)(0,04) = (10)(0,04) = 0,4 Joule.
2. Fir eng Fieder ëm 10 cm ze strecken, ass eng Kraaft vu 50 N néideg. Déi elastesch potenziell Energie, déi néideg ass fir d'Fieder ëm 12 cm ze strecken, ass…
Diskussioun
Et ass bekannt :
Erhéijung vun der Längt vun der Fieder (x) = 10 cm = 0,1 Meter
Kraaft (F) = 50 Newton
Gefrot : elastesch potenziell Energie vun der Fieder fir d'Fieder bis zu 12 cm oder 0,12 Meter ze decken.
Jawab :
D'Fréijoerskonstant ass:
k = F / x = 50 / 0,1 = 500 Newton/Meter
D'Feder déi benotzt gëtt ass déiselwecht, dofir gëtt d'Federkonstant aus der viregter Berechnung benotzt fir déi elastesch potenziell Energie vun der Fieder ze berechnen, fir d'Fieder ëm 0,12 Meter ze decken.
EP = ½ kx2 = ½ (500)(0,12)2 = (250)(0,0144) = 3,6 Joule.
3. Déi ënnescht Grafik weist d'Bezéiung tëscht der Kraaft (F) an der Zouhuele vun der Längt vun der Fieder (x). Wann d'Fieder ëm 10 cm verzerrt ass, dann ass déi elastesch potenziell Energie vun der Fieder…
Diskussioun
Et ass bekannt :
Kraaft (F) = 5 Newton
Erhéijung vun der Längt vun der Fieder (x) = 2 cm = 0,02 Meter
Gefrot : potenziell Energie vun der Fieder, wann d'Fieder ëm 10 cm oder 0,1 Meter verzerrt ass.
Jawab :
Fréijoerskonstant:
k = F / x = 5 / 0,02 = 250 Newton/Meter
Déi potenziell Energie vun der Fieder, wann d'Fieder ëm 0,1 Meter verzerrt ass:
EP = ½ kx2 = ½ (250)(0,1)2 = (125)(0,01) = 1,25 Joule.
Elastesch potenziell Energie
4. Eng Fieder gëtt mat enger Belaaschtung vun 2 kg belaascht, wéi an der folgender Figur gewisen. Wann d'Fieder ëm 5 cm méi laang gëtt an Beschleunigung duerch Schwéierkraaft Äerd 10 ms-2, dann ass déi elastesch potenziell Energie vun der Fieder ...
A. 4,0 J
B. 3,0 J
Ongeféier 2,5 J
D. 1,0 J
O. 0,5 J
Diskussioun
Et ass bekannt :
Längtzounahm (Δx) = 5 cm = 0,05 Meter
Schwéierkraaftbeschleunigung (g) = 10 m/s2
Mass vun der Laascht (m) = 2 kg
Laaschtgewiicht (w) = mg = (2)(10) = 20 Newton
Gefrot Potenziell Energie vu Gummi?
Jawab :
Als éischt, berechent d'elastesch Konstant vun der Fieder mat der Formel vum Hooke-Gesetz:
k = w / Δx = 20 / 0,05 = 400 N/m
Déi elastesch potenziell Energie vun der Fieder ass:
EP = ½ k Δx2 = ½ (400)(0,05)2 = (200)(0,0025)
EP = 0,5 Joule
Déi richteg Äntwert ass E.
5. Fir eng Fieder ëm 5 cm ze strecken, ass eng Kraaft vun 20 N néideg. Déi potenziell Energie vun der Fieder wann se sech 10 cm streckt ass…
A. 2 Joule
B. 4 Joule
Ongeféier 20 Joule
D. 50 Joule
E. 100 Joule
Diskussioun
Et ass bekannt :
Längtzounahm (Δx) = 5 cm = 0,05 Meter
Kraaft (F) = 20 Newton
Gefrot EP vun der Fieder wann d'Fieder sech 10 cm ausdehnt?
Jawab :
Fréijoerskonstant:
k = F / Δx = 20 / 0,05 = 400 N/m
Déi potenziell Energie vun der Fieder wann Δx = 10 cm = 0,1 Meter:
EP = ½ k Δx2 = ½ (400)(0,1)2 = (200)(0,01)
EP = 2 Joule
Déi richteg Äntwert ass A.
