5 voorbeelden van vragen over potentiële energie
Gravitationele potentiële energie
1. Er wordt 4.900 joule energie gebruikt om een object van 50 kg verticaal op te tillen. Het object zal tot een hoogte van … (g = 9,8 ms⁻² ) stijgen.
A. 0,1 m
B. 10 m
C. 98 m
D. 245 m
E. 960 m
Discussie
Het is bekend dat:
Verandering in potentiële energie (ΔEP) = 4900 Joule
massa van het object (m) = 50 kg
Versnelling als gevolg van de zwaartekracht (g) = 9,8 m/ s²
Gewenst: Het object zal tot een hoogte van (Δh) stijgen.
Antwoord :
ΔEP = mg Δh
4900 = (50)(9,8) Δh
Δh = 10 meter
Het juiste antwoord is B.
Potentiële energie van de veer
2. De volgende grafiek toont het verband tussen F (kracht) en x (toename in lengte) van een veer. Als de veer 8 cm wordt vervormd, dan is de potentiële energie van de veer...
A. 1,6 × 10-5 Joule
B. 6,4 × 10⁻⁴ Joule
C. 8 Joule
D. 16 Joule
E. 128 Joule
Discussie
Het is bekend dat:
Kracht (F) = 2 Newton
Toename in lengte (x) = 1 cm = 1/100 meter = 0,01 meter
Veerdoorbuiging = 8 cm = 8/100 meter = 0,08 meter
Vraag: Potentiële energie van de veer
Antwoord :
Gebruik de gegevens in de grafiek om de veerconstante te berekenen.
Potentiële energie van de veer:
∆ EP = 1/2 kx 2
∆ EP = 1/2 (200 N/m)(0,08 m) 2
∆ EP = (100 N/m)(0,0064 m 2 )
∆ EP = 0,64 Nm
3. Onder de volgende toestanden van objecten:
(1) Uitgerekt katapultrubber
(2) Afgebogen slinger
(3) Verhit ijzer
Objecten met potentiële energie zijn genummerd...
A. (1)
B. (1) en (2)
C. (2)
D. (2) en (3)
E. (3)
Discussie
(1) Uitgerekt katapultrubber
Wanneer het rubber van een katapult wordt uitgerekt, bezit het elastische potentiële energie.
(2) Afgebogen slinger
Wanneer de slinger uitwijkt, bezit deze zwaartekrachtspotentiële energie.
Het juiste antwoord is B.
4. De onderstaande tabel toont de resultaten van een experiment met een veer waaraan een last is bevestigd. F staat voor het gewicht van de last en ∆L voor de lengtetoename. Bereken de arbeid die nodig is om de veer 10 cm uit te rekken.
A. 2,0 Joule
B. 2,5 Joule
C. 5,0 Joule
D. 7,6 Joule
E. 10 joules
Discussie
Het is bekend dat:
Toename in veerlengte (∆L) = 10 cm = 0,1 meter
Vraag: Hoeveel moeite kost het om de veer 10 cm uit te rekken?
Antwoord :
Gebruik de gegevens in de tabel om de veerconstante te berekenen:
k = F / ∆x = 20 N / 0,04 m = 500 N/m
k = F / ∆x = 30 N / 0,06 m = 500 N/m
k = F / ∆x = 40 N / 0,08 m = 500 N/m
De veerconstante is 500 N/m.
De inspanning die nodig is om de veer 10 cm uit te rekken is:
W = 1/2 k ∆L 2 = 1/2 (500 N/m)(0,1 m) 2 = (250 N/m)(0,01 m 2 ) = 2,5 Newtonmeter = 2,5 Joule.
Het juiste antwoord is B.
5. De grafiek (Fx) toont het verband tussen de kracht en de toename in de lengte van de veer. De grootte van de potentiële energie van de veer, gebaseerd op de bovenstaande grafiek, is…
A. 20 joules
B. 16 joules
C. 3,2 joule
D. 1,6 joule
E. 1,2 joules
Discussie
Het is bekend dat :
F = 40 Newton
Δx = 0,08 meter
Vraag : Wat is de potentiële energie van de veer?
Antwoord :
Veerconstante:
k = F / Δ x
Potentiële energie van de veer:
EP = ½ k Δ x 2 = ½ (F/ Δ x) Δ x 2 = ½ F Δ x
EP = ½ (40)(0,08) = (20)(0,08) = 1,6 Joule
Het juiste antwoord is D.
Bron van de vraag:
Natuurkundevragen voor het nationale eindexamen voor de bovenbouw van het voortgezet onderwijs/beroepsonderwijs.
