Toepassing van de wet van behoud van mechanische energie voor verticale beweging in vrije val – problemen en oplossingen

1. Iemand gooit een steen van 1 kg omhoog met een snelheid van 2 m/s, staand op de rand van een klif, zodat de steen 40 meter lager op de voet van de klif valt. Wat is de kinetische energie van steen op 10 meter boven de grond? Versnelling als gevolg van zwaartekracht g = 10 m/s².

Bekend:

Massa (m) = 1 kg

Initiële snelheid (v)_o) = 2 m/sec

Het hoogteverschil = 40 – 10 = 30 meter

Versnelling als gevolg van de zwaartekracht (g) = 10 m/s²²

Gewild : kinetische energie van een steen op 10 meter boven de grond

oplossing:

De initiële mechanische energie

De initiële potentiële zwaartekrachtenergie (EP) = mgh = (1)(10)(30) = 300 Joule

De initiële kinetische energie (KE) = ½ mv_o² = ½ (1)(2)² = ½ (4) = 2 Joule

De eerste mechanische energie = het begin zwaartekracht potentiële energie + de initiële kinetische energie = 300 + 2 = 302 Joule.

De uiteindelijke mechanische energie

De uiteindelijke mechanische energie = de uiteindelijke kinetische energie = de initiële potentiële zwaartekrachtenergie + de initiële kinetische energie = 300 + 2 = 302 Joule.

2. Iemand gooit een voorwerp van 1 kg omhoog met een beginsnelheid van 10 m/s. Bepaal (a) de potentiële zwaartekrachtenergie op de maximale hoogte (b) de maximale hoogte.

De versnelling als gevolg van de zwaartekracht is 10 m/s².²

Bekend:

Massa (m) = 1 kg

Initiële snelheid (v)_o) = 10 m/sec

Versnelling als gevolg van de zwaartekracht (g) = 10 m/s²²

gezocht : de potentiële zwaartekrachtenergie op de maximale hoogte en de maximale hoogte

oplossing:

(a) de zwaartekrachtspotentiële energie op de maximale hoogte

De initiële mechanische energie:

De initiële mechanische energie (ME) = de initiële kinetische energie (KE) = ½ mv_o² = ½ (1)(10)² = ½ (100) = 50 Joule.

De uiteindelijke mechanische energie:

De uiteindelijke mechanische energie (ME) = de potentiële zwaartekrachtenergie (PE)

Het principe van behoud van mechanische energie:

De initiële mechanische energie = de uiteindelijke mechanische energie

KE = PE

50 = PE

De potentiële zwaartekrachtenergie bedraagt ​​50 joule.

(b) De maximale hoogte

PE = mgh

50 = (1)(10) h

50 = 10 uur

h = 50 / 10 = 5 meter

De maximale hoogte is 5 meter boven de grond.

[wpdm_package id = '1174 ′]

1. Werkzaamheden verricht door de strijdkrachten, problemen en oplossingen
2. Arbeid-kinetische energie: problemen en oplossingen
3. Problemen en oplossingen met betrekking tot het arbeid-mechanische energieprincipe
4. Problemen en oplossingen met betrekking tot gravitationele potentiële energie
5. De potentiële energie van een elastische veer: problemen en oplossingen
6. Stroomproblemen en -oplossingen
7. Toepassing van het behoud van mechanische energie voor een vrije val.
8. Toepassing van het behoud van mechanische energie voor op- en neerwaartse beweging bij vrije val.
9. Toepassing van het behoud van mechanische energie voor beweging op een gebogen oppervlak.
10. Toepassing van het behoud van mechanische energie voor beweging op een hellend vlak.
11. Toepassing van het behoud van mechanische energie voor projectielbeweging