Voorbeeld van elastische potentiële energie van een veer

5 voorbeelden van vragen over de elastische potentiële energie van veren

1. Een veer wordt belast met 2 kg en verticaal opgehangen aan een statief. Als de veer 4 cm langer wordt, wat is dan de verandering in... potentiële energie De elastische kracht van de veer is… g = 10 m/s²²
Discussie
Het is bekend :
Massa van de lading (m) = 2 kg
Versnelling als gevolg van de zwaartekracht (g) = 10 m/s²²
Belastingsgewicht (w) = mg = (2)(10) = 20 Newton
Toename in lengte van de veer (x) = 4 cm = 0,04 meter
gevraagd : Elastische potentiële energie van de veer
Antwoorden :
Formule De wet van Hooke is F = kx, waarbij F = kracht, k = veerconstante en x = toename van de veerlengte. Indien aangepast aan dit probleem, wordt de formule van de wet van Hooke gewijzigd in w = kx, waarbij w = zwaartekrachtOm de veerconstante te berekenen, veranderen we de formule van de wet van Hooke in k = w / x. De veerconstante is dus k = w / x = 20 / 0,04 = 500 Newton/meter.
De verandering in de elastische potentiële energie van de veer is:
EP = ½ kx² = ½ (500)(0,04)² = (250)(0,0016) = 0,4 Joule

De verandering in elastische potentiële energie van een veer kan ook met één enkele formule worden berekend:
EP = ½ kx² = ½ (w / x) x² = ½ wx = ½ mgx
Omschrijving: w = gewichtskracht van de last, m = massa van de last, x = verandering in lengte van de veer.
EP = ½ (2)(10)(0,04) = (10)(0,04) = 0,4 Joule.

2. Om een ​​veer 10 cm uit te rekken, is een kracht van 50 N nodig. De elastische potentiële energie die nodig is om de veer 12 cm uit te rekken is...
Discussie
Het is bekend :
Toename in lengte van de veer (x) = 10 cm = 0,1 meter
Kracht (F) = 50 Newton
gevraagd : elastische potentiële energie van de veer om de veer tot 12 cm of 0,12 meter uit te rekken.
Antwoorden :
De veerconstante is:
k = F / x = 50 / 0,1 = 500 Newton/meter
De gebruikte veer is dezelfde, daarom wordt de veerconstante die in de vorige berekening is verkregen, gebruikt om de elastische potentiële energie van de veer te berekenen die nodig is om de veer 0,12 meter uit te rekken.
EP = ½ kx² = ½ (500)(0,12)² = (250)(0,0144) = 3,6 Joule.

3. De onderstaande grafiek toont het verband tussen de kracht (F) en de toename in de lengte van de veer (x). Als de veer 10 cm wordt uitgerekt, dan is de elastische potentiële energie van de veer...

Discussie
Het is bekend :
Kracht (F) = 5 Newton
Toename in lengte van de veer (x) = 2 cm = 0,02 meter
gevraagd : potentiële energie van de veer als de veer 10 cm of 0,1 meter wordt vervormd.
Antwoorden :
Veerconstante:
k = F / x = 5 / 0,02 = 250 Newton/meter
De potentiële energie van de veer als de veer 0,1 meter wordt vervormd:
EP = ½ kx² = ½ (250)(0,1)² = (125)(0,01) = 1,25 Joule.

Elastische potentiële energie
4. Een veer krijgt een belasting van 2 kg, zoals weergegeven in de volgende afbeelding. Als de veer een lengtetoename van 5 cm ondervindt en versnelling als gevolg van de zwaartekracht aarde 10 ms^-2, dan is de elastische potentiële energie van de veer...
A. 4,0 J
B. 3,0 J
C. 2,5 J
D. 1,0 J
E. 0,5 J
Discussie
Het is bekend :
Toename in lengte (Δx) = 5 cm = 0,05 meter
Versnelling als gevolg van de zwaartekracht (g) = 10 m/s²²
Massa van de lading (m) = 2 kg
Belastingsgewicht (w) = mg = (2)(10) = 20 Newton
gevraagd Potentiële energie van rubber?
Antwoorden :
Bereken eerst de elasticiteitsconstante van de veer met behulp van de formule van de wet van Hooke:
k = w / Δx = 20 / 0,05 = 400 N/m
De elastische potentiële energie van de veer is:
EP = ½ k Δx² = ½ (400)(0,05)² = (200)(0,0025)
EP = 0,5 Joule
Het juiste antwoord is E.

5. Om een ​​veer 5 cm uit te rekken, is een kracht van 20 N nodig. De potentiële energie van de veer wanneer deze 10 cm wordt uitgerekt is…
A. 2 Joule
B. 4 Joule
C. 20 Joule
D. 50 Joule
E. 100 Joule
Discussie
Het is bekend :
Toename in lengte (Δx) = 5 cm = 0,05 meter
Kracht (F) = 20 Newton
gevraagd Wat is de effectieve spanning (EP) van de veer wanneer de veer 10 cm uitrekt?
Antwoorden :
Veerconstante:
k = F / Δx = 20 / 0,05 = 400 N/m
De potentiële energie van de veer wanneer Δx = 10 cm = 0,1 meter:
EP = ½ k Δx² = ½ (400)(0,1)² = (200)(0,01)
EP = 2 Joule
Het juiste antwoord is A.