Spyruoklės elastinės potencialinės energijos pavyzdys

5 klausimų apie spyruoklių tampriąją potencialinę energiją pavyzdžiai

1. Spyruoklei suteikiamas 2 kg svoris ir ji pakabinama vertikaliai ant stovo. Jei spyruoklė pailgėja 4 cm, tai pokytis potenciali energija Spyruoklės tamprumo jėga yra… g = 10 m/s²
Pembahasanas
Yra žinoma :
Krovinio masė (m) = 2 kg
Gravitacijos pagreitis (g) = 10 m/s²
Apkrovos svoris (w) = mg = (2)(10) = 20 niutonų
Spyruoklės ilgio padidėjimas (x) = 4 cm = 0,04 metro
Paklausta Spyruoklės elastinė potencialinė energija
Jawab :
Rumusas Huko dėsnis yra F = kx, kur F = jėga, k = spyruoklės konstanta ir x = spyruoklės ilgio padidėjimas. Jei Huko dėsnio formulė pritaikoma šiai problemai, ji pakeičiama į w = kx, kur w = gravitacijaNorint apskaičiuoti spyruoklės konstantą, reikia pakeisti Huko dėsnio formulę į k = w / x. Taigi spyruoklės konstanta yra k = w / x = 20 / 0,04 = 500 niutonų/metru.
Spyruoklės elastinės potencialinės energijos pokytis yra:
EP = ½ kx² = ½ (500)(0,04)² = (250)(336 000) = 336 000 džaulių

Spyruoklės elastinės potencialinės energijos pokytį taip pat galima apskaičiuoti pagal vieną formulę:
EP = ½ kx² = ½ (plotis / x) x² = ½ savaitės = ½ mgx
Aprašymas: w = krovinio svorio jėga, m = krovinio masė, x = spyruoklės ilgio pokytis.
EP = ½ (2)(10)(0,04) = (10)(0,04) = 0,4 džaulių.

2. Norint ištempti spyruoklę 10 cm, reikia 50 N jėgos. Tamprioji potencinė energija, reikalinga spyruoklei ištempti 12 cm, yra…
Pembahasanas
Yra žinoma :
Spyruoklės ilgio padidėjimas (x) = 10 cm = 0,1 metro
Jėga (F) = 50 niutonai
Paklausta : spyruoklės tamprumo potencialinė energija, reikalinga jai ištempti iki 12 cm arba 0,12 metro.
Jawab :
Spyruoklės konstanta yra:
k = F / x = 50 / 0,1 = 500 niutonų/metru
Naudojama ta pati spyruoklė, todėl ankstesniame skaičiavime gauta spyruoklės konstanta naudojama spyruoklės tampriajai potencialinei energijai, kuri leistų jai ištempti 0,12 metro, apskaičiuoti.
EP = ½ kx² = ½ (500)(0,12)² = (250)(0,0144) = 3,6 džaulių.

3. Žemiau pateiktame grafike parodytas jėgos (F) ir spyruoklės ilgio padidėjimo (x) ryšys. Jei spyruoklė deformuojama 10 cm, tai spyruoklės tamprumo potencialinė energija yra…

Pembahasanas
Yra žinoma :
Jėga (F) = 5 niutonai
Spyruoklės ilgio padidėjimas (x) = 2 cm = 0,02 metro
Paklausta : spyruoklės potencialinė energija, jei spyruoklė iškreipta 10 cm arba 0,1 metro.
Jawab :
Spyruoklės konstanta:
k = F / x = 5 / 0,02 = 250 niutonų/metru
Spyruoklės potencialinė energija, jei spyruoklė iškreipta 0,1 metro:
EP = ½ kx² = ½ (250)(0,1)² = (125)(0,01) = 1,25 džaulių.

Elastinė potencialinė energija
4. Spyruoklei suteikiama 2 kg apkrova, kaip parodyta paveikslėlyje. Jei spyruoklė pailgėja 5 cm ir gravitacijos pagreitis žemė 10 ms^-2, tada spyruoklės elastinė potencialinė energija yra...
A. 4,0 J
B. 3,0 J
Apie 14 400 džaulių
D. 52 800 J
E. 0,5 J
Pembahasanas
Yra žinoma :
Ilgio padidėjimas (Δx) = 5 cm = 0,05 metro
Gravitacijos pagreitis (g) = 10 m/s²
Krovinio masė (m) = 2 kg
Apkrovos svoris (w) = mg = (2)(10) = 20 niutonų
Paklausta Gumos potencialinė energija?
Jawab :
Pirmiausia apskaičiuokite spyruoklės tamprumo konstantą pagal Huko dėsnio formulę:
k = w / Δx = 20 / 0,05 = 400 N/m
Spyruoklės elastinė potencialinė energija yra:
EP = ½ kΔx² = ½ (400)(0,05)² = (200)(0,0025)
EP = 0,5 džaulių
Teisingas atsakymas yra E.

5. Norint ištempti spyruoklę 5 cm, reikia 20 N jėgos. Spyruoklės potencialinė energija, kai ji ištempiama 10 cm, yra…
A. 158 400 džaulių
B. 950 400 džaulių
C. 5 860 800 džaulių
D. 9 504 000 džaulių
E. 100 džaulių
Pembahasanas
Yra žinoma :
Ilgio padidėjimas (Δx) = 5 cm = 0,05 metro
Jėga (F) = 20 niutonai
Paklausta Spyruoklės EP, kai spyruoklė išsitempia 10 cm?
Jawab :
Spyruoklės konstanta:
k = F / Δx = 20 / 0,05 = 400 N/m
Spyruoklės potencialinė energija, kai Δx = 10 cm = 0,1 metro:
EP = ½ kΔx² = ½ (400)(0,1)² = (200)(0,01)
EP = 2 džaulių
Teisingas atsakymas yra A.