Potentiële energie van een elastische veer – problemen en oplossingen

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?

Potentiële energie van een elastische veer - problemen en oplossingen 1

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 ′]

  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. 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 gebogen oppervlakken
  10. Toepassing van het behoud van mechanische energie voor beweging op een hellend vlak.
  11. Toepassing van het behoud van mechanische energie voor projectielbeweging

Laat een bericht achter