1. Aan een veer is een massa van 2 kg bevestigd. Als de uitrekking van de veer 4 cm is, bepaal dan de potentiële energie van de elastische veer . De zwaartekrachtversnelling is 10 m/ s².
Bekend:
Massa (m) = 2 kg
Versnelling als gevolg van de zwaartekracht (g) = 10 m/ s²
Gewicht (w) = mg = (2)(10) = 20 N
Verlenging (x) = 4 cm = 0.04 m
Gevraagd: Potentiële energie van een elastische veer
oplossing:
Formule van de wet van Hooke :
F = kx
F = kracht, k = veerconstante, x = de verandering in lengte van de veer
Veerconstante:
k = w / x = 20 / 0.04 = 500 N/m
Potentiële energie van een elastische veer:
PE = ½ kx 2 = ½ (500)(0.04) 2 = (250)(0.0016) = 0.4 Joule
Alternatieve oplossing:
PE = ½ kx 2 = ½ (w / x) x 2 = ½ wx = ½ mgx
w = gewicht, m = massa, x = de verandering in lengte van de veer
PE = ½ (2)(10)(0.04) = (10)(0.04) = 0.4 Joule.
[irp]
2. De uitrekking van een veer die wordt uitgerekt door een kracht F = 50 N is 10 cm. Wat is de potentiële energie van de elastische veer als de uitrekking 12 cm is?
Bekend:
Verlenging (x) = 10 cm = 0.1 m
Kracht (F) = 50 N
Gezocht : De potentiële energie van een elastische veer
oplossing:
Veerconstante:
k = F / x = 50 / 0.1 = 500 N/m
De potentiële energie van een elastische veer bij een uitrekking van 12 cm:
PE = ½ kx 2 = ½ (500)(0.12) 2 = (250)(0.0144) = 3.6 Joule.
[irp]
3. Grafiek van F versus x weergegeven in onderstaande figuur. Wat is de potentiële energie van de elastische veer als de uitrekking van de veer 10 cm is?
Bekend:
Kracht (F) = 5 N
De uitrekking van de veer (x) = 2 cm = 0.02 m
Gevraagd: De potentiële energie van een elastische veer bij een uitrekking van de veer van 0.1 m.
oplossing:
Veerconstante:
k = F / x = 5 / 0.02 = 250 N/m
De potentiële energie van een elastische veer bij een uitrekking van 0.1 m:
PE = ½ kx 2 = ½ (250)(0.1) 2 = (125)(0.01) = 1.25 Joule.
4. Een atleet springt op een veer met een gewicht van 500 N. De veer verkort 4 cm. Bepaal de potentiële energie die de atleet nodig heeft om zich te verplaatsen.
A. 20 Joule
B. 10 Joule
C. 5 Joule
D. 2 Joule
Bekend:
Kracht (F) = 500 N
De verandering in lengte van de veer (Δx) = 4 cm = 0.04 m
Gezocht: De potentiële energie van de lente
oplossing:
Bereken de elasticiteitsconstante van een veer met behulp van de vergelijking van de wet van Hooke:
k = F / Δx = 500 N / 0.04 m = 12500 N/m
De elastische potentiële energie van een veer:
PE = ½ k Δx 2 = ½ (12500)(0.04) 2 = (6250)(0.0016)
PE = 10 Joule
Het juiste antwoord is B.
5. Een veer waaraan een massa van 500 gram hangt, heeft een lengte die met 5 cm toeneemt. Bepaal de veerconstante en de potentiële energie.
Bekend:
Massa van het object (m) = 500 gram = (500/1000) kg = 5/10 kg = 0.5 kg
Versnelling (g) = 10 m/ s²
Gewicht van het object (w) = mg = (0.5 kg)(10 m/s² ) = 5 kg m/s² = 5 Newton
De verandering in lengte van de veer (Δx) = 5 cm = 0.05 m
Gevraagd: veerconstante (k) en potentiële energie (PE)
oplossing:
Bereken eerst de veerconstante met behulp van de vergelijking van de wet van Hooke:
k = w / Δx = 5 N / 0.05 m = 100 N/m
De potentiële elasticiteit van een veer:
PE = ½ k Δx 2 = ½ (100)(0.05) 2 = (50)(0.0025)
PE = 0.125 Joule
[wpdm_package id = '1179 ′]
- Werkzaamheden verricht door de strijdkrachten, problemen en oplossingen
- Arbeid-kinetische energie: problemen en oplossingen
- Problemen en oplossingen met betrekking tot het arbeid-mechanische energieprincipe
- Problemen en oplossingen met betrekking tot gravitationele potentiële energie
- Potentiële energie van een elastische veer: problemen en oplossingen
- Stroomproblemen en -oplossingen
- Toepassing van het behoud van mechanische energie voor een vrije val.
- Toepassing van het behoud van mechanische energie voor op- en neerwaartse beweging bij vrije val.
- Toepassing van het behoud van mechanische energie voor beweging op gebogen oppervlakken
- Toepassing van het behoud van mechanische energie voor beweging op een hellend vlak.
- Toepassing van het behoud van mechanische energie voor projectielbeweging
