5 przykładów pytań dotyczących energii potencjalnej
Energia potencjalna grawitacyjna
1. Do pionowego podniesienia obiektu o masie 50 kg potrzeba 4.900 dżuli energii. Obiekt uniesie się na wysokość … (g = 9,8 m/s).-2 )
A. 0,1 m
B. 10 m
Ok. 98 m
D. 245 m
E. 960 m
Pembahasan
Wiadomo, że:
Zmiana energii potencjalnej (ΔEP) = 4900 dżuli
masa obiektu (m) = 50 kg
Przyspieszenie grawitacyjne (g) = 9,8 m/s2
Zapytano: Obiekt podniesie się na wysokość (Δh)
Jawab:
ΔEP = mg Δh
4900 = (50)(9,8) Δh
Δh = 10 metrów
Prawidłowa odpowiedź to B.
Energia potencjalna wiosny
2. Poniższy wykres przedstawia zależność między siłą F (siłą) a x (wzrostem długości) sprężyny. Jeśli sprężyna zostanie odkształcona o 8 cm, jej energia potencjalna wynosi...
A. 1,6 × 10-5 Dżul
B. 6,4 × 10-4 Dżul
C. 8 dżuli
D. 12 500 dżuli
E. 25 000 dżuli
Pembahasan
Wiadomo, że:
Siła (F) = 2 niutonów
Wzrost długości (x) = 1 cm = 1/100 metra = 0,01 metra
Ugięcie sprężyny = 8 cm = 8/100 metrów = 0,08 metra
Zapytano: Energia potencjalna wiosny
Jawab:
Użyj danych na wykresie, aby obliczyć stałą sprężystości.
Energia potencjalna sprężyny:
∆EP = 1/2 kx2
∆EP = 1/2 (200 N/m)(0,08 m)2
∆EP = (100 N/m)(0,0064 m2)
∆EP = 0,64 Nm
3. Wśród poniższych warunków:
(1) Rozciągnięta guma procy
(2) Odchylone wahadło
(3) Rozgrzane żelazo
Obiekty posiadające energię potencjalną są ponumerowane...
A. (1)
B. (1) i (2)
C. (2)
D. (2) i (3)
E. (3)
Pembahasan
(1) Rozciągnięta guma procy
Rozciągnięta guma procy ma energię potencjalną sprężystości.
(2) Odchylone wahadło
Gdy wahadło ulega odchyleniu, ma ono energię potencjalną grawitacji.
Prawidłowa odpowiedź to B.
4. Poniższa tabela ilustruje wyniki eksperymentu ze sprężyną z obciążeniem przyłożonym do jednego końca. F oznacza ciężar obciążenia, a ΔL oznacza wzrost długości. Oblicz pracę potrzebną do wydłużenia sprężyny o 10 cm.
A. 2,0 dżuli
B. 2,5 dżuli
C. 5,0 dżuli
D. 12 500 dżuli
E. 10 dżuli
Pembahasan
Wiadomo, że:
Wzrost długości sprężyny (∆L) = 10 cm = 0,1 metra
Zapytano: Wysiłek wydłużenia sprężyny o 10 cm
Jawab:
Użyj danych z tabeli, aby obliczyć stałą sprężystości:
k = F / ∆x = 20 N / 0,04 m = 500 N/m
k = F / ∆x = 30 N / 0,06 m = 500 N/m
k = F / ∆x = 40 N / 0,08 m = 500 N/m
Stała sprężystości wynosi 500 N/m
Wysiłek potrzebny do rozciągnięcia sprężyny o 10 cm wynosi:
W = 1/2 k ∆L2 = 1/2 (500 N/m)(0,1 m)2 = (250 N/m)(0,01 m2) = 2,5 niutonometrów = 2,5 dżula.
Prawidłowa odpowiedź to B.
5. Wykres (Fx) przedstawia zależność między siłą a wzrostem długości sprężyny. Energia potencjalna sprężyny, na podstawie powyższego wykresu, wynosi…
A. 20 dżuli
B. 16 dżuli
C. 3,2 dżuli
D. 1,6 dżuli
E. 1,2 dżuli
Pembahasan
Wiadomo, że :
F = 40 niutonów
Δx = 0,08 metra
Zapytano :Energia potencjalna sprężyny?
Odpowiedź :
Stała sprężystości:
k = F / Δx
Energia potencjalna sprężyny:
EP = ½ k Δx2 = ½ (F/Δx) Δx2 = ½ F Δx
EP = ½ (40)(0,08) = (20)(0,08) = 1,6 dżuli
Prawidłowa odpowiedź to D.
Źródło pytania:
Pytania z egzaminu państwowego z fizyki dla uczniów szkół ponadgimnazjalnych i zawodowych
