6 mechaninės energijos klausimų pavyzdžiai
Mechaninio darbo ir energijos teorema
1. Atkreipkite dėmesį į paveikslėlį poslinkis blokuokite taip! Tarkime, kad g = 10 m/s2Jei kinetinės trinties koeficientas tarp bloko ir grindų μk = 0,5, tai objekto poslinkio (s) vertė yra ….
A. 5,00 m
B. 4,25 m
C. 3,00 m
D. 2,50 m
E. 2,00 m
Pembahasanas
Yra žinoma :
Kinetinės trinties koeficientas (μk) = 0,5
Bloko masė (m) = 4 kg
Gravitacijos pagreitis (g) = 10 m/s2
Bloko svoris (w) = mg = (4)(10) = 40 niutonų
Jei blokas stovi ant lygaus paviršiaus, tai normali jėga (N) = svoris (w) = 40 niutonų.
Pradinis greitis (v1) = 5 m/s
Galutinis greitis (v2) = 0 m/s
Paklausta : objekto (-ų) poslinkis?
Jawab :
Darbo ir mechaninės energijos teorema teigia, kad nekonservatyvios jėgos atliktas darbas (W) yra lygus objekto mechaninės energijos pokyčiui arba galutinei mechaninei energijai (EM).2) – pradinė mechaninė energija (EM)1). Kinetinė trintis yra nekonservatyvi jėga, ir vienintelė nekonservatyvi jėga, veikianti bloką, yra kinetinė trintis.
W= ΔEM
fk s = EM2 – EM1
Kinetinės trinties atliekamas darbas:
W = fk s = (μk)(N)(s) = (0,5)(40)(s) = 20 s
Mechaninės energijos pokyčiai:
ΔEM = EM2 – EM1 = (EK + EP)2 – (EK + EP)1
Objektai juda lygiu paviršiumi ir nepatiria aukščio pokyčių (Δh = 0), taigi gravitacinė potencialinė energija nepasikeičia (ΔEP = EP2 – EP1 = 0). Taigi mechaninės energijos pokytis apima tik kinetinės energijos pokytį.
ΔEM = EK2 – EK1 = ½ mV22 – ½ mV12 = ½ m (v22 - v12)
ΔEM = ½ (4)(0)2 - 52) = (2)(25) = 50
Bloko poslinkis yra:
W= ΔEM
20 sek = 50
s = 50 / 20 = 2,5 metrai
Teisingas atsakymas yra D.
Mechaninės energijos tvermės dėsnis
2. Objektai A ir B turi tą pačią masę. Objektas A krenta iš h metrų aukščio, o B – iš 2h metrų aukščio. Jei A trenkiasi į žemę vm/s greičiu, tai objekto B kinetinė energija yra….
A. 2 mV2
B. mv2
C. 3/4 mV2
D. 1/2 mV2
E. 1/4 mV2
Pembahasanas
Galutinis objekto B, laisvai krentančio iš 2h aukščio, greitis yra:
v2 = 2 g (2 val.) = 4 g/km
B objekto kinetinė energija yra:
EKB = ½ mV2 = ½ m (4 gh) = 2 mgh —– 1 lygtis
Pradinė objekto B mechaninė energija yra gravitacinė potencialinė energija = mg h. Galutinė objekto B mechaninė energija yra kinetinė energija = ½ mv.2.
Mechaninės energijos tvermės dėsnis :
mgh = ½ mV2.
Karena mgh = ½ mV2 tada 1 lygtyje mgh galime pakeisti ½ mv2.
Objekto B kinetinė energija = 2 mgh = 2(½ mv2) = mv2
Teisingas atsakymas yra B.
3. Pažvelkite į paveikslėlį apačioje! Objektas laisvai krenta iš 20 m aukščio. Jei gravitacijos pagreitis yra 10 m/s, tai objekto greitis, kai jis yra 15 m aukštyje virš žemės, yra...
A. 2 m/s
B. 5 m/s
C. 10 m/s
D. 15 m/s
E. 20 m/s
Pembahasanas
Galutinė mechaninė energija = pradinė mechaninė energija
Objekto kinetinė energija 2 taške = gravitacinės potencialinės energijos sumažėjimas 5 metrais
½ mV2 = mg/h
½ v2 = (10)(20-15)
½ v2 = (10)(5)
½ v2 = 50
v2 = (2)(50)
v2 = 100
v = 10 m/s
Teisingas atsakymas yra C.
4. Blokelis laikomas pasvirusios plokštumos viršuje, kaip parodyta paveikslėlyje. Atleistas blokelis be trinties slysta nuolydžiu. Blokeliui pasiekus nuolydžio apačią, jo greitis yra…
B. 8 ms-1
C. 10 ms-1
D. 12 ms-1
E. 16 ms-1
Pembahasanas
Pradinė mechaninė energija = gravitacinė potencialinė energija = mgh = m (10)(5) = 50 m
Galutinė mechaninė energija = kinetinė energija = 1/2 mV2
Mechaninės energijos tvermės dėsnis teigia, kad pradinė mechaninė energija = galutinė mechaninė energija.
EMo = EMt
50 m = 1/2 mV2
50 = 1/2 v2
100 = v2
v = 10 m/s
Teisingas atsakymas yra C.
5. Blokas, kurio masė yra m kg, paleidžiamas iš h metrų aukščio virš žemės, kaip parodyta paveikslėlyje. Potencinės energijos (EP) ir kinetinės energijos (EK) santykis, kai blokas yra taške M, yra….
A. 1:3 
B. 1:2
C. 2:1
2 : 5
3:7
Pembahasanas
Gravitacinė potencialinė energija taške M:
EPM = mg (0,3 val.)
Kinetinė energija taške M = gravitacinės potencialinės energijos sumažėjimas h-0,3h = 0,7h
EKM = EP = mg (0,7 val.)
Gravitacinės potencialinės energijos ir kinetinės energijos santykis taške M yra:
EPM EKM
mg (0,3 val.): mg (0,7 val.)
0,3: 0,7
3: 7
Teisingas atsakymas yra E.
6. Pažvelkite į paveikslėlį, kuriame objektas A laisvai krenta iš taško P!
Jei EPQ ir EKQ kiekviena yra potencialinė energija ir kinetinė energija taške Q (g = 10 m/s2), tada EPQ EKQ yra….
A. 16:9
B. 9:16
C. 3:2
2 : 3
2:1
Pembahasanas
Gravitacinė potencialinė energija Q taške:
EPQ = mg/h = (m³)(10)(1,8) = 18 m³
Kinetinė energija Q taške = gravitacinės potencialinės energijos sumažėjimas 5-1,8 = 3,2 metro
EKQ = EP = mgh = m (10)(3,2) = 32 m
Gravitacinės potencialinės energijos ir kinetinės energijos santykis Q taške yra:
EPQ EKQ
18 m: 32 m
18: 32
9: 16
Klausimo šaltinis:
Nacionalinio fizikos egzamino klausimai vyresniosioms vidurinėms mokykloms / profesinėms mokykloms
