Eksempel på elastisitetsspørsmål

21 eksempler på elastisitetsspørsmål

Lengdeøkning

1. En homogen stang med lengde L øker i lengde med ∆L når den trekkes med kraften F.

Slik at lengdeøkningen blir 4 ΔL, er størrelsen på strekkraften...

A. 1/4 F

B. 1/2 F

C. 2 F

D. 4 F

E. 16 F

Diskusjon

Det er kjent at:

Strekkkraft 1 (F1 ₎ = F

Lengdeøkning 1 (∆L1 ₎ = ∆L

Lengdeøkning 2 (∆L2 ₎ = 4 ∆L

Spørsmål: Trekkkraft 2 ( _F2 )

Jawab:

Hookes lovformel:

k = F / ΔL

Beskrivelse: k = elastisk konstant, F = strekkraft, ΔL = lengdeøkning

Stengene som brukes er de samme, slik at den elastiske konstanten (k) er den samme.

k1 = _k2​

F1 / _∆L1 = _F2 / _∆L2​

F / ΔL = F2 _/ 4ΔL

F / 1 = F ₂ / 4

F = F² _/ 4

F2 = _4F

Det riktige svaret er D.

2. Tre identiske fjærer med en fjærkonstant på 200 N/m hver er anordnet som vist. Ved en belastning på 100 gram (gravitasjonsakselerasjon g = 10 m/s) er lengdeøkningen på fjæraggregatet...

A. x = 0,50 cm

B.x = 0,75 cm

C.x = 0,85 cm

D. x = 1,00 cm

E. x = 1,50 cm

Diskusjon

Det er kjent at :

Lastmasse (m) = 100 gram = 0,1 kg

k1 = k2 ₌ k3 _{= 200} N/m

w = mg = (0,1 kg)(10 m/s² ⁾ = 1 kg m/s² ⁼ 1 Newton

Spurt Økning i total fjærlengde ?

Svar :

Bestemmelse av erstatningsfjærkonstanten

Vår 2 (k₂) og fjær 3 (k₃) anordnet parallelt. Den ekvivalente fjærkonstanten er:

k _p = k ₂ + k ₃ = 200 + 200 = 400 Nm ⁻¹

Fjær 1 (k1 ₎ og den parallelle erstatningsfjæren (kP ₎ er anordnet i serie. Erstatningsfjærkonstanten er:

1/k _s = 1/k _p + 1/k ₁ = 1/400 + 1/200 = 1/400 + 2/400 = 3/400

k _s = 400/3 Nm ⁻¹

Den ekvivalente fjærkonstanten for serie-parallell fjæranordning er 400/3 Nm ^-1

Bestemmelse av økningen i fjærlengde

Hookes lovformel:

= F / k = w / k

Økningen i fjærens lengde er:

= u / k

= 1 : 400/3 = 1 x 3/400 = 3/400 = 0,0075 meter = 0,75 cm

Det riktige svaret er B.

Fjærkonstant

3. I et eksperiment på elastisiteten til en fjær ble dataene innhentet som vist i tabellen nedenfor. Det kan konkluderes med at verdien av fjærkonstanten er….

A. 1.002 N/m

B. 1.201 N/m

C. 1.225 N/m

D. 1.245 N/m

E. 1.250 N/m

Diskusjon

Hookes lovformel:

k = F / Δx

Fjærkonstant:

k = 0,98/0,0008 = 1,96/0,0016 = 2,94/0,0024 = 3,92/0,0032 = 1.225 N/m²

Det riktige svaret er C.

4. Tre fjærer er anordnet som vist i figuren nedenfor. Hvis fjærkonstantene k1 ₌ k2 ₌ 3 Nm ⁻¹ og k3 ⁼ 6 Nm ⁻¹ , er fjærkonstanten…..

A. 1 Nm^-1

B. 3 Nm ⁻¹

C. 7,5 Nm ⁻¹

D. 12 Nm ⁻¹

E. 15 Nm ⁻¹

Diskusjon

Det er kjent at:

Fjærkonstant 1 (k1 ₎ = fjærkonstant 2 (k2 ₎ = 3 Nm ⁻¹

Fjærkonstant 3 (k3 ₎ = 6 Nm ⁻¹

Spurt: fjærkonstant (k)

Jawab:

Fjær 1 (k1 ₎ og fjær 2 (k2 ₎ er anordnet parallelt. Den ekvivalente fjærkonstanten er:

k _p = k ₁ + k ₂ = 3 + 3 = 6 Nm ⁻¹

Den parallelle erstatningsfjæren (kP ₎ og fjær 3 (k3 ₎ er anordnet i serie. Erstatningsfjærkonstanten er:

1/k _s = 1/k _p + 1/k ₃ = 1/6 + 1/3 = 1/6 + 2/6 = 3/6

k _s = 6/2 = 3 Nm ⁻¹

Den ekvivalente fjærkonstanten for serie-parallellfjærarrangementet ovenfor er 3 Nm ⁻¹

Det riktige svaret er B.

5. En fjær med lengden L trekkes suksessivt av en last w, og dataene som er oppnådd er som i tabellen nedenfor. Basert på tabelldataene kan det konkluderes med at størrelsen på fjærkonstanten er….

A. 300 Nm^-1

B. 500 Nm ^-1

C. 600 Nm ^-1

D. 800 Nm ^-1

E. 1000 Nm ^-1

Diskusjon

Hookes lovformel:

k = F /

Fjærkonstant:

k = 10/0,02 = 20/0,04 = 30/0,06 = 40/0,08 = 500 ^Nm⁻¹

Det riktige svaret er B.

6. Dataene i den følgende eksperimentelle tabellen er resultatene av et eksperiment relatert til gjenstanders elastisitet. I eksperimentet ble gummimaterialet som ble brukt en motorsykkelslange. (g = 10 m/s² ⁾ . Basert på tabellen ovenfor kan det konkluderes med at gummimaterialet har en elastisitetskonstant på….

A. 122 N/m

B. 96 N/m

C. 69 N/m

D. 56 N/m

E. 40 N/m

Diskusjon

Hookes lovformel :

k = F / = m / = mg /

Beskrivelse: k = elastisitetskonstant, w = tyngdekraften, m = masse, g = akselerasjon på grunn av tyngdekraften, = økning i lengden på gummien

Fjærkonstant:

k = 2/0,05 = 4/0,1 = 6/0,15 = 8/0,20 = 10/0,25 = 40 N/m

Det riktige svaret er E.

7. Tre fjærer er anordnet som vist i figuren nedenfor. Hvis fjærkonstanten K1 ₌ 4K, er verdien av fjærarrangementkonstanten ….

A. 3/4K

B. 3K/4

C. 4K/3

D. 3K

E. 4K

Diskusjon

To fjærer anordnet parallelt. Den ekvivalente fjærkonstanten for de to fjærene anordnet parallelt er:

k _p = K + K = 2K

To fjærer er anordnet i serie. Den ekvivalente fjærkonstanten for de to fjærene som er anordnet i serie er:

1/k _s = 1/k _p + 1/K ₁ = 1/2K + 1/4K = 2/4K + 1/4K = 3/4K

k _s = 4K/3

Den ekvivalente fjærkonstanten for fjærarrangementet ovenfor er 4K/3

Det riktige svaret er C.

8. En strikk med lengden L henges opp med en last på en slik måte at dataene som oppnås er som i tabellen. Basert på tabellen kan det konkluderes med at størrelsen på fjærkonstanten er….

A. 250 Nm^-1

B. 360 Nm ^—1

C. 400 Nm ^—1

D. 450 Nm ^—1

E. 480 Nm ^—1

Diskusjon

Hookes lovformel:

k = F /

Fjærkonstant:

k = 2/0,0050 = 3/0,0075 = 4/0,01 = 400 ^Nm⁻¹

Det riktige svaret er C.

9. Observer de eksperimentelle dataene for fem typer gummidekk A, B, C, D og E som trekkes med en kraft F slik at lengden øker. Gummidekket med den minste fjærkonstanten er…

Diskusjon

Hookes lovformel:

k = F / Δx

Beskrivelse: k = elastisk konstant, F = kraft, Δx = økning i gummiens lengde

Elastisitetskonstant for gummi:

k _A = F / Δx = 1 / 0,05 = 20 N/m

k _B = F / Δx = 2 / 0,025 = 80 N/m

k _C = F / Δx = 1 / 0,025 = 40 N/m

k _D = F / Δx = 2 / 0,05 = 40 N/m

k _E = F / Δx = 2 / 0,25 = 8 N/m

Det riktige svaret er E.

10. Fra eksperimentet for å bestemme elastisiteten til gummi ved bruk av dekkgummi, er dataene som er oppnådd i følgende tabell. Det kan konkluderes med at den største konstante verdien er eksperimentet….

Diskusjon

Hookes lovformel:

k = F / Δx

Fjærkonstant:

k _A = 7/0,035 = 200 Nm ^-1

kB = 8/0,025 = 320 Nm _- ¹

kC = 6/0,020 = ₃₀₀ ^Nm⁻¹

kD = 9/0,045 = 200 Nm _- ¹

k _E = 10/0,033 = 303 Nm ^-1

Den største elastiske konstanten er 320 ^Nm⁻¹.

Det riktige svaret er B.

11. Grafen nedenfor viser forholdet mellom endringen i last (ΔF) og økningen i lengde (ΔX). Grafen som viser den minste verdien av den elastiske konstanten...

Diskusjon

Hookes lovformel

k = F / Δx

Informasjon :

Δx = lengdeøkning, F = kraft, k = elastisk konstant

Elastisitetskonstant

k _A = F / Δx = 1 / 8 = 0,125

k _B = F / Δx = 8 / 3 = 2,7

k _C = F / Δx = 6 / 6 = 1

kD = F / Δx = 3 / 5 = _0,6

k _E = F / Δx = 2 / 4 = 0,5

Det riktige svaret er A.

12. Se på grafen som viser forholdet mellom kraft (F) og lengdeøkning (ΔX) nedenfor! Hvilken har den største elastiske konstanten?

Diskusjon

Elastisitetskonstant

k _A = F / Δx = 50 / 10 = 5

k _B = F / Δx = 50 / 0,1 = 500

k _C = F / Δx = 5 / 0,1 = 50

kD = F / Δx = 500 / 0,1 = ₅₀₀₀

k _E = F / Δx = 500 / 10 = 50

Det riktige svaret er D.

Vårens potensielle energi

13. Grafen (Fx) viser forholdet mellom kraft og økningen i fjærens lengde. Størrelsen på fjærens potensielle energi basert på grafen ovenfor er...

A. 20 joule

B. 16 joule

C. 3,2 joule

D. 1,6 joule

E. 1,2 joule

Diskusjon

Det er kjent at:

F = 40 N

x = 0,08 meter

Spørsmål: Fjærens potensielle energi

Jawab:

Fjærkonstant:

k = F / Δx = 40/0,08 = 500 N/m

Fjærens potensielle energi:

EP = 1/2 kx ² = 1/2 (500)(0,08) = (250)(0,08) = 20 joule

Det riktige svaret er A.

14. En fjær blir belastet med 2 kg som vist i figuren nedenfor. Hvis fjæren øker i lengde med 5 cm og tyngdeakselerasjonen er 10 ms ^-2 , er fjærens elastiske potensielle energi...

A. 4,0 J

B. 3,0 J

C. 14 400 J

D. 52 800 J

Ø. 0,5 J

Det er kjent at :

Lengdeøkning (Δx) = 5 cm = 0,05 meter

Tyngdekraftakselerasjon (g) = 10 m/ ^s²

Lastens masse (m) = 2 kg

Lastvekt (w) = mg = (2)(10) = 20 Newton

Spørsmål : Potensiell energi til gummi?

Det er kjent at :

Lengdeøkning (Δx) = 5 cm = 0,05 meter

Tyngdekraftakselerasjon (g) = 10 m/ ^s²

Lastens masse (m) = 2 kg

Lastvekt (w) = mg = (2)(10) = 20 Newton

Spørsmål : Potensiell energi til gummi?

15. For å strekke en fjær 5 cm kreves en kraft på 20 N. Fjærens potensielle energi når den strekker seg 10 cm er...

A. 158 400 joule

B. 950 400 joule

C. 5 860 800 joule

D. 9 504 000 joule

E. 100 Joule

Diskusjon

Det er kjent at :

Lengdeøkning (Δx) = 5 cm = 0,05 meter

Kraft (F) = 20 Newton

Spørsmål : Hva er fjærens EP når den strekker seg 10 cm?

Svar :

Fjærkonstant:

k = F / Δx = 20 / 0,05 = 400 N/m

Fjærens potensielle energi når Δx = 10 cm = 0,1 meter:

EP = ½ k Δx² ⁼ ½ (400)(0,1) ^² = (200)(0,01)

EP = 2 joule

Det riktige svaret er A.

Lastvekt

16. 

A. 6 N

B. 12 N

C. 30 N

D. 45 N

Ø. 60 N

Fire identiske fjærer, hver med en elastisitetskonstant på 800 Nm ⁻¹ , er anordnet i serie og parallelt (se figur). En hengende last w forårsaker en total lengdeøkning på 5 cm i fjærsystemet. Vekten av lasten w er…

Diskusjon

Det er kjent at :

k1 = k2 ₌ k3 ₌ k4 _{= 800} Nm ⁻¹

= 5 cm = 0,05 m

Spurt : vekt på lasten (w)?

Svar :

Bestemmelse av erstatningsfjærkonstanten

Vår 1 (k₁), vår 2 (k₂) og fjær 3 (k₃) anordnet parallelt. Den ekvivalente fjærkonstanten er:

k _p = k ₁ + k ₂ + k ₃ = 800 + 800 + 800 = 2400 Nm ⁻¹

Den parallelle erstatningsfjæren (kP ₎ og de fire fjærene (k4 ₎ er anordnet i serie. Erstatningsfjærkonstanten er:

1/k _s = 1/k _p + 1/k ₄ = 1/2400 + 1/800 = 1/2400 + 3/2400 = 4/2400

k _s = 2400/4 = 600 Nm ⁻¹

Den ekvivalente fjærkonstanten for serie-parallellfjærarrangementet ovenfor er 600 ^Nm⁻¹

Bestemmelse av lastens vekt

Hookes lovformel:

F=k eller w = k

Vekten på lasten er:

w = (600 Nm⁻¹ ⁾ (0,05 m) = 30 Newton

Lastvekten er 30 Newton.

Det riktige svaret er C.

17. Fire identiske fjærer, hver med en elastisitetskonstant på 1600 N/m, er anordnet i serie og parallelt (se figur). Den opphengte lasten w forårsaker en total lengdeøkning på 5 cm i fjærsystemet. Vekten av lasten w er….

A. 60 N

B. 120 N

C. 300 N

D. 450 N

Ø. 600 N

Diskusjon

Det er kjent at :

k1 = k2 ₌ k3 ₌ k4 _{= 1600} Nm ⁻¹

= 5 cm = 0,05 m

Spurt : vekt på lasten (w)?

Svar :

Bestemmelse av erstatningsfjærkonstanten

Fjær 1 (k1 ₎ , fjær 2 (k2 ₎ og fjær 3 (k3 ₎ er anordnet parallelt. Den ekvivalente fjærkonstanten er:

kP = k1 ₊ k2 ₊ k3 ₌ 1600 + 1600 + 1600 = 4800 _Nm ⁻¹

Den parallelle erstatningsfjæren (kP ₎ og de fire fjærene (k4 ₎ er anordnet i serie. Erstatningsfjærkonstanten er:

1/k _s = 1/k _p + 1/k ₄ = 1/4800 + 1/1600 = 1/4800 + 3/4800 = 4/4800

k _s = 4800/4 = 1200 Nm ⁻¹

Den ekvivalente fjærkonstanten for serie-parallell fjæranordning er 1200 ^Nm⁻¹

Bestemmelse av lastens vekt

Hookes lovformel:

F=k eller w = k

Vekten på lasten er:

w = (1200 Nm⁻¹ ⁾ (0,05 m) = 60 Newton

Lastvekten er 60 Newton.

Det riktige svaret er A.

Elastisk og plastisk

18. Se på grafen som viser forholdet mellom kraften ΔF og lengdeøkningen Δx på en fjær nedenfor!

Basert på grafen vil fjæren forbli elastisk ved en strekkraft på….

A. 0 til 4 N

B. 0 til 8 N

C. 0 til 12 N

D. 8 N til 12 N

Ø. 8 N til 16 N

Diskusjon

En fjær vil forbli elastisk hvis Hookes lov fortsatt gjelder for den. Matematisk uttrykkes Hookes lov ved formelen:

k = ΔF / Δx

Formelbeskrivelse:

k = elastisk konstant, ΔF = kraft, Δx = fjærlengde

Hookes lov sier at forholdet mellom kraftendringen (ΔF) og lengdeendringen (Δx) for en fjær alltid er konstant. Hvis verdien av k endres, gjelder ikke Hookes lov lenger for fjæren, og dette indikerer at fjæren ikke lenger er elastisk.

Se på grafen ovenfor og forstå de følgende beregningene.

k1 = ΔF / Δx = 4 / 2 = ₂

k2 = ΔF / Δx = 8 / 4 = ₂

k3 = ΔF / Δx = 12 / 7 = _1,7

Fjærkonstanten (k) er konstant opptil en strekkraft på 8 Newton. Derfor vil fjæren forbli elastisk ved strekkrefter på 0 til 8 Newton.

Det riktige svaret er B.

19. Følgende graf viser forholdet mellom økningen i lengde Δx og kraften ΔF til en gummi som trekkes med en kraft. Basert på grafen vil gummien endre sine plastiske egenskaper når kraften virker på gummien...

A. 0 til 2 N

B. 0 til 4 N

C. 2 N til 6 N

D. 4 N til 8 N

Ø. 6 N til 8 N

Diskusjon

Gummi vil forbli elastisk så lenge elastisitetskonstanten forblir konstant. Hvis elastisitetskonstanten begynner å endre seg, begynner gummien å gå fra elastisk til plastisk. Elastisk betyr at etter at strekkraften er fjernet, går gummien tilbake til sin opprinnelige form. Motsatt betyr plastisk at etter at strekkraften er fjernet, går gummien ikke tilbake til sin opprinnelige form.

Se på grafen ovenfor og forstå følgende beregninger:

k1 = ΔF / Δx = 2 / 2 = ₁

k2 = ΔF / Δx = 4 / 4 = ₁

k3 = ΔF / Δx = 6 / 6 = ₁

k4 = ΔF / Δx = 7 / 8 = _0,87

k4 = ΔF / Δx = 8 / 12 = _0,6

Gummi vil endre sin plastisitet når den utøves med en kraft på 6 til 8 Newton. Hvis kraften er større enn 8 Newton, vil gummien brekke.

20. Se på grafen som viser forholdet mellom kraften ΔF og lengdeøkningen Δx på en fjær nedenfor!
Basert på grafen vil fjæren forbli elastisk ved en strekkraft på….

A. 0 til 4 N
B. 0 til 8 N
C. 0 til 12 N
D. 8 N til 12 N
Ø. 8 N til 16 N

Diskusjon
En fjær vil forbli elastisk hvis Hookes lov fortsatt gjelder for den. Matematisk uttrykkes Hookes lov ved formelen:
k = ΔF / Δx
Formelbeskrivelse:
k = elastisk konstant, ΔF = kraft, Δx = fjærlengde

Hookes lov sier at forholdet mellom kraftendringen (ΔF) og lengdeendringen (Δx) for en fjær alltid er konstant. Hvis verdien av k endres, gjelder ikke Hookes lov lenger for fjæren, og dette indikerer at fjæren ikke lenger er elastisk.

Se på grafen ovenfor og forstå de følgende beregningene.
k₁ = ΔF / Δx = 4 / 2 = 2
k₂ = ΔF / Δx = 8 / 4 = 2
k₃ = ΔF / Δx = 12 / 7 = 1,7

Fjærkonstanten (k) er konstant opptil en strekkraft på 8 Newton. Derfor vil fjæren forbli elastisk ved strekkrefter på 0 til 8 Newton.
Det riktige svaret er B.

21. Følgende graf viser forholdet mellom økningen i lengde Δx og kraften ΔF på en gummistrikk som trekkes med en kraft. Basert på grafen vil gummien endre sine plastiske egenskaper når en kraft virker på den...

A. 0 til 2 N
B. 0 til 4 N
C. 2 N til 6 N
D. 4 N til 8 N
Ø. 6 N til 8 N

Diskusjon
Gummi vil forbli elastisk så lenge elastisitetskonstanten forblir konstant. Hvis elastisitetskonstanten begynner å endre seg, begynner gummien å gå fra elastisk til plastisk. Elastisk betyr at etter at strekkraften er fjernet, går gummien tilbake til sin opprinnelige form. Motsatt betyr plastisk at etter at strekkraften er fjernet, går gummien ikke tilbake til sin opprinnelige form.

Se på grafen ovenfor og forstå følgende beregninger:
k₁ = ΔF / Δx = 2 / 2 = 1
k₂ = ΔF / Δx = 4 / 4 = 1
k₃ = ΔF / Δx = 6 / 6 = 1
k₄ = ΔF / Δx = 7 / 8 = 0,87
k₅ = ΔF / Δx = 8 / 12 = 0,6

Gummi vil endre sin plastisitet når den utøves med en kraft på 6 til 8 Newton. Hvis kraften er større enn 8 Newton, vil gummien brekke.

Det riktige svaret er E.

Elastisitetskonstant

22. Observer de eksperimentelle dataene for fem typer gummidekk A, B, C, D og E som trekkes med en kraft F slik at lengden øker. Gummidekket med den minste fjærkonstanten er…
Diskusjon

Hookes lovformel :
k = F / Δx
Beskrivelse: k = elastisitetskonstant, F = Gaya, Δx = økning i lengden på gummien
Elastisitetskonstant for gummi:
k_A = F / Δx = 1 / 0,05 = 20 N/m
k_B = F / Δx = 2 / 0,025 = 80 N/m
k_C = F / Δx = 1 / 0,025 = 40 N/m
k_D = F / Δx = 2 / 0,05 = 40 N/m
k_E = F / Δx = 2 / 0,25 = 8 N/m
Det riktige svaret er E.

23. Fra eksperimentet for å bestemme elastisiteten til gummi ved bruk av dekkgummi, er dataene som er oppnådd i følgende tabell. Det kan konkluderes med at den største konstante verdien er eksperimentet….
Diskusjon
Hookes lovformel:
k = F / Δx
Fjærkonstant:
k_A = 7/0,035 = 200 Nm^-1
k_B = 8/0,025 = 320 Nm^-1
k_C = 6/0,020 = 300 Nm^-1
k_D = 9/0,045 = 200 Nm^-1
k_E = 10/0,033 = 303 Nm^-1
Den største elastiske konstanten er 320 Nm^-1.
Det riktige svaret er B.

Kilde for spørsmålet:

Nasjonale eksamensspørsmål i fysikk for videregående skole/yrkesfaglig videregående skole