Gravitationele potentiële energie – problemen en oplossingen

1. Een lichaam van 1 kg dat vanuit rust in vrije val valt vanaf een hoogte van 10 m.

Bepalen:

(a) Arbeid verricht door de zwaartekracht

(b) De verandering in gravitationele potentiële energie

Versnelling als gevolg van de zwaartekracht (g) = 10 m/ ^s²

Bekend:

Massa (m) = 1 kg

Hoogte (h) = 10 m

Versnelling als gevolg van de zwaartekracht (g) = 10 m/ ^s²

Gewicht (w) = mg = (1 kg)(10 m/s² ⁾ = 10 N

oplossing:

(a) Arbeid verricht door de zwaartekracht

W = wh = mgh

W = (1)(10)(10) = 100 Joule

(b) De verandering in gravitationele potentiële energie

De verandering in gravitationele potentiële energie is gelijk aan de arbeid verricht door de zwaartekracht.

Δ EP = 100 Joule

[irp]

2. Een voorwerp van 10 N glijdt 2 meter naar beneden over een glad hellend vlak. Bepaal de arbeid verricht door de zwaartekracht!

Bekend:

gewicht (w) = 10 N

w _x = w zonde θ = (10)(zonde 30 ^o ) = (10)(0.5) = 5 N

d = 2 m

Versnelling als gevolg van de zwaartekracht (g) = 10 m/ ^s²

Gevraagd: arbeid verricht door gewichtskracht

oplossing:

W = F d = w _x d = (5)(2) = 10 Joule

Alternatieve oplossing:

Sin 30 ^° = h / d

0.5 = h / 2

h = (0.5)(2)

h = 1 m

Arbeid verricht door de zwaartekracht;

W = F d = wh = (10 N)(1 m) = 10 N m = 10 Joule

[irp]

3. Een object van 1,500 gram bevindt zich op 20 meter boven de grond en valt in vrije val naar de grond. Wat is de potentiële zwaartekrachtenergie van het object? De zwaartekrachtversnelling is 10 m/ ^s².

Bekend:

Versnelling als gevolg van de zwaartekracht (g) = 10 m/ ^s²

Massa (m) = 1500 gram = 1500/1000 kilogram = 1.5 kilogram

Hoogte (h) = 20 meter

Gezocht: De potentiële zwaartekrachtenergie

oplossing:

PE = mgh = (1.5 kg)(10 m/s² ⁾ (20 m) = 300 kg m² ^/ s² ⁼ 300 Joule

4. Gebaseerd op onderstaande afbeelding, als de massa van object 1 2 kg is en de massa van object 2 4 kg, wat is dan het verschil in potentiële energie tussen object 1 en object 2?

Bekend:

Massa van object 1 (m₁) = 2 kilogram

Massa van object 2 (m ₂ ) = 4 kilogram

Hoogte 1 (h ₁ ) = 12 meter

Hoogte 2 (h ₂ ) = 9 meter

Gevraagd: Vergelijking van de potentiële energie van object 1 en object 2

oplossing:

PE = mgh

m = massa (de internationale eenheid is kilogram, afgekort kg)

g = versnelling als gevolg van de zwaartekracht (de internationale eenheid is meter per seconde kwadraat, afgekort m/ ^s² )

h = hoogte (de internationale eenheid is meter, afgekort m)

PE = zwaartekrachtspotentiële energie (de internationale eenheid is kg m² ^/ s² ^of Joule)

De potentiële zwaartekrachtenergie van object 1:

EP ₁ = m ₁ gh ₁ = (2)(g)(12) = 24 g

De potentiële zwaartekrachtenergie van object 2:

EP ₂ = m ₂ gh ₂ = (4)(g)(9) = 36 g

Vergelijking van de potentiële energie van object 1 en object 2:

PE ₁ : PE ₂

24 g : 36 g

24: 36

12/24 : 12/36

2: 3

[wpdm_package id = '1175 ′]

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