16 przykładów pytań o pracę i energię
Twierdzenie Energia kinetyczna pracy
1. Stała siła o wartości 60 N działa przez 12 sekund na obiekt o masie 10 kg. Obiekt
ma prędkość początkową równą 6 m/s w tym samym kierunku co siła.
(1) Praca wykonana nad obiektem wynosi 30 240 dżuli
(2) Końcowa energia kinetyczna obiektu wynosi 30 240 dżuli.
(3) Wytworzona moc wynosi 2.520 watów
(4) Energia kinetyczna obiektu wzrosła o 180 dżuli.
Prawidłowe stwierdzenie to…
A. 1, 2 i 3
B. 1 i 3
C. 1 i 4
D. tylko 4
E. wszystkie są poprawne
Pembahasan
Wiadomo, że:
Siła (F) = 60 N
Przedział czasu (t) = 12 sekund
Masa obiektu (m) = 10 kg
Prędkość początkowa (vo ) = 6 m/s
Pytanie: Które stwierdzenie jest poprawne?
Jawab:
Przyspieszenie obiektu:
∑ F = ma
60 = 10 a
a = 60 / 10 = 6 m/ s2
Prędkość końcowa:
v t = vo + at
vt = 6 + (6)(12 )
vt = 6 + 72
vt = 78 m/ s
Odległość pokonana w ciągu 12 sekund:
s = v o t + 1/2 przy 2
s = (6)(12) + 1/2 (6)(12) 2
s = 72 + (3)(144)
s = 72 + 432
s = 504 metry
(1) Praca wykonana
W = F s = (60)(504) = 30 240 dżuli
(2) Końcowa energia kinetyczna obiektu
EK = 1/2 mv t 2 = 1/2 (10)(78) 2 = (5)(6084) = 30 420 dżuli
(3) Wytworzona moc
P = W / t = 30 240 / 12 = 2.520 dżuli na sekundę
(4) Wzrost energii kinetycznej
ΔEK = 1/2 mv t 2 – 1/2 mv o 2 = 1/2 m (v t 2 – v o 2 ) = 1/2 (10)(78 2 – 6 2 ) = 5 (6084 –36) = 5 (6048)
ΔEK = 30 240 dżuli
Prawidłowa odpowiedź to B.
2. Dane dotyczące zmiany prędkości obiektu poruszającego się po linii prostej przedstawiają się następująco. Największą pracę wykonuje obiekt o numerze…
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
5
Pembahasan
Twierdzenie o pracy i energii kinetycznej:
Całkowita praca = zmiana energii kinetycznej
Całkowita wartość W = ½ m (v t 2 – v o 2 )
Największymi przedsiębiorstwami są:
W 1 = ½ (8)(4 2 – 2 2 ) = (4)(16 – 4) = (4)(12) = 48 dżuli
W 2 = ½ (8)(5 2 –3 2 ) = (4)(25 – 9) = (4)(16) = 64 dżule
W 3 = ½ (10)(6 2 – 5 2 ) = (5)(36 – 25) = (5)(11) = 55 dżuli
W 4 = ½ (10)(4 2 – 0 2 ) = (5)(16 – 0) = (5)(16) = 80 dżuli
W 5 = ½ (20)(3 2 – 3 2 ) = (10)(9 – 9) = (10)(0) = 0 dżuli
Prawidłowa odpowiedź to D.
3. Odi prowadzi samochód o masie 4000 kg po prostej drodze z prędkością 25 m/s. Widząc korek z daleka, hamuje tak, że prędkość samochodu spada regularnie do 15 m/s. Praca wykonana przez siłę hamowania wynosi…
A. 200 kJ
B. 300 kJ
ok. 400 kJ
D.700 kJ
E. 800 kJ
Pembahasan
Wiadomo, że :
Masa samochodu (m) = 4000 kg
Prędkość początkowa samochodu (vo ) = 25 m/s
Prędkość końcowa samochodu (v t ) = 15 m/s
Pytanie : Praca (W) nad samochodem?
Odpowiedź :
Twierdzenie o pracy i energii kinetycznej:
Całkowita moc wyjściowa = ½ m (v t 2 – v o 2 ) = ½ (4000) (15 2 -25 2 ) = (2000) (225-625) = (2000) (-400) = -800 000 dżuli = -800 kilodżuli.
Prawidłowa odpowiedź to E.
4. Piłkę o masie 0,1 kg rzucono poziomo z prędkością 6 m/s z dachu budynku o wysokości 5 m. Jeśli przyspieszenie grawitacyjne w tym miejscu wynosi 10 m/s2 , to energia kinetyczna piłki na wysokości 2 m wynosi….
A. 6,8 J
B. 4,8 J
C. 3,8 J
D.3 J
E. 2 J
Pembahasan
Wiadomo, że :
Masa (m) = 0,1 kg
Zmiana wysokości (h) = 5 m – 2 m = 3 metry
Przyspieszenie grawitacyjne (g) = 10 m/ s2
Pytanie : energia kinetyczna (EK) na wysokości 2 metrów?
Odpowiedź :
Tor lotu piłki pokazano na poniższym obrazku.
Ruch paraboliczny, jak pokazano na powyższym rysunku, jest połączeniem dwóch ruchów, które można analizować oddzielnie, przy czym ruch w kierunku poziomym ma postać regularnego ruchu prostoliniowego , a ruch w kierunku pionowym ma postać ruchu swobodnego spadku.
Problem ten rozwiązuje się, wykorzystując prawo zachowania energii mechanicznej, dlatego rozważamy tylko ruch w kierunku pionowym, jako ruch swobodnego spadku.
Każdy obiekt poruszający się w swobodnym spadku nie ma prędkości początkowej (vo = 0), więc początkowa energia kinetyczna obiektu wynosi zero (EK = ½ mv 2 = 0). Z drugiej strony, obiekt zaczyna poruszać się z wysokości 5 metrów nad ziemią, więc obiekt ma energię potencjalną grawitacji. Tak więc początkowa energia mechaniczna piłki jest energią potencjalną grawitacji. Gdy piłka zaczyna poruszać się w dół, energia potencjalna grawitacji piłki zmienia formę w energię kinetyczną. Energia potencjalna grawitacji, która zmienia formę w energię kinetyczną, gdy piłka porusza się z wysokości 5 metrów nad ziemią na wysokość 2 metrów nad ziemią, wynosi: EP = mgh = (0,1)(10)(3) = 3 dżule. Gdy piłka znajduje się na wysokości 2 metrów nad ziemią, energia kinetyczna piłki wynosi 3 dżule.
Prawidłowa odpowiedź to D.
5. Samochód o masie 1 tony rusza z miejsca. Chwilę później jego prędkość wynosi 5 m/s -1 . Ilość pracy wykonanej przez silnik samochodu wynosi...
A. 1000 dżuli
B. 2.500 dżuli
C. 5.000 dżuli
D. 12 500 dżuli
E. 25 000 dżuli
Pembahasan
Wiadomo, że :
Masa (m) = 1 tona = 1000 kg
Prędkość początkowa (vo ) = 0 (samochód rusza z miejsca)
Prędkość końcowa (v t ) = 5 m/s
Pytanie : Jaką pracę (W) wykonuje silnik samochodu?
Odpowiedź :
Twierdzenie o pracy i energii kinetycznej:
Całkowita wartość W = ½ m (v t 2 – v o 2 )
Praca wykonana przez silnik samochodu wynosi:
Całkowita moc = ½ (1000)(5 2 – 0 2 ) = (500)(25 – 0) = (500)(25) = 12 500 dżuli
Prawidłowa odpowiedź to D.
6. Piłkę o masie 500 gramów rzucono pionowo w górę z ziemi z prędkością początkową 10 m/ s⁻² . Jeśli g = 10 m/ s⁻² , to praca wykonana przez siłę grawitacji piłki po osiągnięciu przez nią maksymalnej wysokości wynosi...
A. 2,5 J
B. 5,0 J
C. 25 J
D.50 J
E. 500 J
Pembahasan
Zignoruj opór powietrza.
Wiadomo, że :
Masa piłki (m) = 500 gramów = 0,5 kg
Prędkość początkowa (vo ) = 10 m/ s2
Prędkość końcowa (v t ) = 0. Na maksymalnej wysokości obiekt przez chwilę pozostaje w spoczynku, po czym zmienia kierunek.
Przyspieszenie grawitacyjne (g) = 10 m/ s2
Poszukiwana : Praca (W) wykonana przez grawitację piłki
Odpowiedź :
Twierdzenie o pracy i energii kinetycznej :
Twierdzenie o pracy i energii kinetycznej stwierdza, że całkowita praca lub wysiłek wykonany przez siłę wypadkową działającą na obiekt jest równy zmianie energii kinetycznej obiektu. Wzór na twierdzenie o pracy i energii kinetycznej jest następujący:
W suma = ΔEK = EK t – EK o
W sumie = ½ mv t 2 – ½ mv o 2 = ½ m (v t 2 – v o 2 )
Keterangan:
EK t = końcowa energia kinetyczna, EK o = początkowa energia kinetyczna, m = masa obiektu, v t = końcowa prędkość obiektu, v o = początkowa prędkość obiektu.
Całkowity wysiłek :
Praca wykonana przez ciężar piłki od momentu rzucenia piłki do momentu osiągnięcia przez nią maksymalnej wysokości wynosi:
Całkowita wartość W = ½ m (v t 2 – v o 2 ) = ½ (0,5)(0 2 – 10 2 )
Całkowita moc = (0,25)(-100) = -25 dżuli
Znak ujemny oznacza, że kierunek przemieszczenia piłki jest przeciwny do kierunku jej grawitacji. Kierunek przemieszczenia piłki jest skierowany w górę, a kierunek grawitacji piłki jest skierowany w dół. Grawitacja wykonuje pracę ujemną na piłce, co oznacza, że praca wykonana przez grawitację zwiększa energię potencjalną piłki i zmniejsza jej energię kinetyczną. Grawitacja wykonuje pracę dodatnią, jeśli kierunek grawitacji piłki jest taki sam jak kierunek jej przemieszczenia (piłka porusza się w dół).
Prawidłowa odpowiedź to C.
7. Piłka o masie 1 kg spada bez prędkości początkowej z dachu budynku przez okno A na najwyższym piętrze do okna B na najniższym piętrze, przy różnicy wysokości 2,5 m (g = 10 m/s -2 ). Jaką pracę należy wykonać, aby piłka przesunęła się z okna A do okna B?
A. 5 dżuli
B. 15 dżuli
C. 20 dżuli
D. 12 500 dżuli
E. 25 000 dżuli
Pembahasan
Wiadomo, że :
Masa piłki (m) = 1 kg
Prędkość początkowa (vo ) = 0 m/s
Wysokość (h) = 2,5 metra
Przyspieszenie grawitacyjne (g) = 10 m/ s2
Pytanie : Całkowity wysiłek podczas ruchu piłki
Odpowiedź :
Prędkość końcowa piłki (v t )
Piłka spada bez prędkości początkowej, zatem jej ruch jest swobodnym spadkiem. Najpierw oblicz prędkość końcową piłki, korzystając ze wzoru na swobodny spadek. Biorąc pod uwagę przyspieszenie grawitacyjne (g) = 10 m/s² , zmianę wysokości piłki (h) = 2,5 metra i prędkość końcową (vt ) , skorzystaj ze wzoru vt² = 2gh.
v t 2 = 2 gh = 2(10)(2,5) = 2(25)
vt = √2(25) = 5√2
Zatem końcowa prędkość piłki wynosi 5√2 m/s
Całkowita praca = zmiana energii kinetycznej
Całkowita wartość W = ΔEK = ½ m (v t 2 – v o 2 ) = ½ (1){(5√2) 2 – 0 2 }
Całkowita moc = ½ (25)(2) = 25 dżuli
Prawidłowa odpowiedź to D.
8. Ciało o masie 2 kg początkowo porusza się z prędkością 72 km/h -1 . Po przebyciu 400 m prędkość ciała wzrasta do 144 km/h -1 , a g = 10 m/s -2 . Całkowita praca wykonana przez ciało w tym czasie wynosi...
A. 20 J
B. 60 J
C. 1.200 J
D.2.000 J
E. 2.400 J
Pembahasan
Wiadomo, że :
Masa obiektu (m) = 2 kg
Prędkość początkowa (vo ) = 72 km/h = 20 m/s
Prędkość końcowa (v t ) = 144 km/h = 40 m/s
Przebyta odległość (s) = 400 metrów
Przyspieszenie grawitacyjne (g) = 10 m/ s2
Zapytano : Całkowity wysiłek
Odpowiedź :
Całkowita praca = zmiana energii kinetycznej
Całkowita wartość W = ΔEK = ½ m (v t 2 – v o 2 ) = ½ (2)(40 2 – 20 2 }
Całkowita moc = ½ (2)(1600 – 400) = 1200 dżuli
Prawidłowa odpowiedź to C.
9. Ciało o masie 2 kg porusza się po gładkiej powierzchni z prędkością 2 m/s –1 . Jeśli nad ciałem wykonano pracę o wartości 21 dżuli, prędkość ciała zmieni się na…
A. 1 ms –1
B. 2 ms –1
C. 3 ms –1
D. 5 ms –1
E. 17 ms –1
Pembahasan
Wiadomo, że:
Masa (m) = 2 kg
Prędkość początkowa (vo ) = 2 m/s
Praca (W) = 21 dżuli
Pytanie: Prędkość końcowa (v t )
Jawab:
Twierdzenie o pracy i energii kinetycznej głosi, że całkowita praca wykonana nad obiektem jest równa zmianie energii kinetycznej tego obiektu. Matematycznie:
Suma całkowita = ΔEK
Suma całkowita = 1/2 mv t 2 -1/2 mv o 2
Wtotal = 1/2 m (v t 2 – v o 2 )
21 = 1/2 (2) (v t 2 – 2 2 )
21 = (w t 2 – 2 2 )
21 = v t 2 – 4
v t 2 = 21 + 4 = 25
vt = √25
vt = 5 m/ s
Prawidłowa odpowiedź to D.
10. Piłkę o masie 500 gramów rzucono pionowo w górę z ziemi z prędkością początkową 10 m/ s⁻² . Jeśli g = 10 m/ s⁻² , to praca wykonana przez siłę grawitacji piłki po osiągnięciu przez nią maksymalnej wysokości wynosi...
A. 2,5 J
B. 5,0 J
C. 25 J
D.50 J
E. 500 J
Pembahasan
Zignoruj opór powietrza.
Wiadomo, że :
Masa piłki (m) = 500 gramów = 0,5 kg
Prędkość początkowa (vo) = 10 m/s2
Prędkość końcowa (vt) = 0. Na maksymalnej wysokości obiekt pozostaje nieruchomy przez chwilę, po czym zmienia kierunek.
Przyspieszenie grawitacyjne (g) = 10 m/s2
Zapytano :Praca (W) wykonana przez ciężar piłki
Odpowiedź :
Twierdzenie o pracy i energii kinetycznej :
Twierdzenie o pracy i energii kinetycznej mówi, że całkowita praca lub wysiłek Wzór na twierdzenie o pracy i energii kinetycznej dla siły wypadkowej działającej na obiekt jest taki sam, jak wzór na zmianę energii kinetycznej obiektu.
Wcałkowity = ΔEK = EKt – EKo
Wcałkowity = ½ mvt2 – ½ mvo2 = ½ m (vt2 - vo2)
Keterangan:
EKt = końcowa energia kinetyczna, EKo = początkowa energia kinetyczna, m = masa obiektu, vt = kecepatan koniec obiektu, vo = początkowa prędkość obiektu.
Całkowity wysiłek :
Praca wykonana przez ciężar piłki od momentu rzucenia piłki do momentu osiągnięcia przez nią maksymalnej wysokości wynosi:
Wcałkowity = ½ m (vt2 - vo2) = ½ (0,5)(02 - 102)
Wcałkowity = (0,25)(-100) = -25 dżuli
Znak minus oznacza, że kierunek przemieszczenia piłki jest przeciwny do kierunku jej grawitacji. Kierunek przemieszczenia piłki jest w górę, a kierunek grawitacji piłki jest w dół. Powaga Wykonywanie pracy ujemnej na piłce oznacza, że praca wykonana przez siłę grawitacji powoduje wzrost energii potencjalnej piłki i spadek energii kinetycznej piłki. Siła grawitacji wykonuje pracę dodatnią, jeśli kierunek siły grawitacji piłki jest taki sam, jak kierunek jej przemieszczenia (piłka porusza się w dół).
Prawidłowa odpowiedź to C.
11. Piłka o masie 1 kg spada bez prędkości początkowej z dachu budynku przez okno A na najwyższym piętrze do okna B na najniższym piętrze, przy różnicy wysokości 2,5 m (g = 10 m/s -2 ). Jaką pracę należy wykonać, aby piłka przesunęła się z okna A do okna B?
A. 5 dżuli
B. 15 dżuli
C. 20 dżuli
D. 12 500 dżuli
E. 25 000 dżuli
Pembahasan
Wiadomo, że :
Masa piłki (m) = 1 kg
Prędkość początkowa (vo) = 0 m/s
Wysokość (h) = 2,5 metra
Przyspieszenie grawitacyjne (g) = 10 m/s2
Zapytano :Całkowita praca wykonana podczas ruchu piłki
Odpowiedź :
Prędkość końcowa piłki (vt)
Piłka spada bez prędkości początkowej, więc jej ruch jest uważany za swobodny spadek. Najpierw oblicz prędkość końcową piłki, korzystając ze wzoru ruch swobodnego spadaniaWiadomo, że przyspieszenie ziemskie (g) = 10 m/s2, pytamy o zmianę wysokości piłki (h) = 2,5 metra i o prędkość końcową (v)t) dlatego użyj wzoru vt2 = 2 gh
vt2 = 2 gh = 2(10)(2,5) = 2(25)
vt = √2(25) = 5√2
Zatem końcowa prędkość piłki wynosi 5√2 m/s
Całkowita praca = zmiana energii kinetycznej
Wcałkowity = ΔEK = ½ m (vt2 - vo2) = ½ (1){(5√2)2 - 02}
Wcałkowity = ½ (25)(2) = 25 dżuli
Prawidłowa odpowiedź to D.
12. Ciało o masie 2 kg początkowo poruszało się z prędkością 72 km/h.-1Po przebyciu 400 m prędkość obiektu wynosi 144 km/h-1 i (g = 10 ms-2). Całkowita praca wykonana przez obiekt w tym czasie wynosi…
A. 20 J
B. 60 J
C. 1.200 J
D.2.000 J
E. 2.400 J
Pembahasan
Wiadomo, że :
Masa obiektu (m) = 2 kg
Prędkość początkowa (vo) = 72 km/h = 20 m/s
Prędkość końcowa (vt) = 144 km/h = 40 m/s
Przebyta odległość (s) = 400 metrów
Przyspieszenie grawitacyjne (g) = 10 m/s2
Zapytano :Całkowity wysiłek
Odpowiedź :
Całkowita praca = zmiana energii kinetycznej
Wcałkowity = ΔEK = ½ m (vt2 - vo2) = ½ (2)(402 - 202}
Wcałkowity = ½ (2)(1600 – 400) = 1200 dżuli
Prawidłowa odpowiedź to C.
Twierdzenie o pracy i energii kinetycznej
13. Samochód o masie 1 tony rusza z miejsca. Chwilę później jego prędkość wynosi 5 m/s -1 . Ilość pracy wykonanej przez silnik samochodu wynosi...
A. 1000 dżuli
B. 2.500 dżuli
C. 5.000 dżuli
D. 12 500 dżuli
E. 25 000 dżuli
Pembahasan
Wiadomo, że :
Masa (m) = 1 tona = 1000 kg
Prędkość początkowa (vo) = 0 (samochód rusza ze stanu spoczynku)
Prędkość końcowa (vt) = 5 m/s
Zapytano :Jaka jest praca (W) wykonana przez silnik samochodu?
Odpowiedź :
Twierdzenie o pracy i energii kinetycznej:
Wcałkowity = ½ m (vt2 - vo2)
Praca wykonana przez silnik samochodu wynosi:
Wcałkowity = ½ (1000)(52 - 02) = (500)(25 – 0) = (500)(25) = 12.500 dżuli
Prawidłowa odpowiedź to D.
Twierdzenie o pracy i energii mechanicznej
14. Spójrz na poniższy obrazek przedstawiający ruch obiektów!
Masa obiektu = 1 kg. Jeśli współczynnik tarcia kinetycznego między klockiem a podłogą wynosi 0,2, to wartość przemieszczenia obiektu (s) wynosi… g = 10 m/s2\
A. 10 m
B. 15 m
Ok. 20 m
D. 25 m
E. 30 m
Dyskusja:
Wiadomo, że :
m = 1 kg, g = 10 m/s2wo = 10 m/s, vt = 0
Zapytano :
Jakie jest przemieszczenie obiektu(ów)?
Odpowiedź :
Praca – twierdzenie o energii mechanicznej :
Praca wykonana przez siłę niezachowawczą = zmiana energii mechanicznej obiektu.
WNC = EM2 – EM1
WNC = (EP + EK)2 – (EP + EK)1 —- Równanie 1
Siłą niezachowawczą, która działa na obiekt, jest siła tarcia kinetycznego:
WNC = żk s —- Równanie 2
Wzór na tarcie kinetyczne :
Zastąp fk w równaniu 2 z fk w równaniu 3:
WNC = żk s = 2 s
Podczas ruchu obiekt doświadcza zmiany energii kinetycznej (energia kinetyczna maleje), podczas gdy energia potencjalna grawitacyjna obiektu nie ulega zmianie (zmiana energii potencjalnej grawitacyjnej wynosi zero).
WNC = (EK)2 – (EK)1 = ½ mvt2 – ½ mvo2 = ½ m (vt2 - vo2)
2 s = ½(1)(02 - 102)
2 s = (0,5)(100)
2 sekundy = 50
s = 50 / 2 = 25 metrów
Prawidłowa odpowiedź to D.
Prawo zachowania energii mechanicznej
15. Łyżwiarz zjeżdża z wysokości A, jak pokazano na poniższym rysunku:
Jeżeli prędkość początkowa narciarza jest równa zero, a przyspieszenie grawitacyjne wynosi 10 ms-2, wówczas prędkość gracza na wysokości B wynosi...
A. √2 ms-1
B. 5√2 ms-1
C. 10√2 ms-1
D. 20√2 ms-1
E. 25√2 ms-1
Pembahasan
Wiadomo, że :
Prędkość początkowa (vo) = 0
Przyspieszenie grawitacyjne (g) = 10 m/s2
Zmiana wysokości = 50 metrów – 10 metrów = 40 metrów
Zapytano :jaką prędkość ma gracz na wysokości B?
Odpowiedź :
Prawo zachowania energii mechanicznej Stwierdza, że początkowa energia mechaniczna = końcowa energia mechaniczna.
W momencie rozpoczęcia ruchu z punktu A początkowa prędkość narciarza wynosi vo = 0, więc początkowa energia kinetyczna = EKo = ½ mvo2 = 0. Odwrotnie, gdy narciarz znajduje się w punkcie A, jego początkowa energia potencjalna grawitacji wynosi = EPo = mgh, gdzie h = 50 metrów. Zatem początkowa energia mechaniczna (EMo) = początkowa energia potencjalna grawitacyjna (EP)o). Podczas ruchu z punktu A do punktu B wysokość narciarza maleje, a zatem maleje energia potencjalna grawitacji. Energia potencjalna grawitacji nie jest tracona, lecz przekształcana w energię kinetyczną. Wzrost energii kinetycznej jest mierzony wzrostem prędkości narciarza. Gdy narciarz dotrze do dolnej części stoku, cała energia potencjalna grawitacji przekształca się w energię kinetyczną. U dołu stoku energia potencjalna grawitacji wynosi zero, a energia kinetyczna osiąga maksimum. Zatem końcowa energia mechaniczna (EM) wynosit) = końcowa energia kinetyczna (EK)t).
A co z energią potencjalną grawitacji i energią kinetyczną w punkcie B? W punkcie B część energii potencjalnej grawitacji ulega redukcji i przekształca się w energię kinetyczną. Dokładniej, energia kinetyczna w punkcie B równa się redukcji energii potencjalnej grawitacji, jeśli założymy, że obiekt spada swobodnie z wysokości 40 metrów. Dlaczego nie wykorzystać długości toru na równi pochyłej, a nie wysokości 40 metrów? Jeśli tego nie rozumiesz, powinieneś zapoznać się z materiałem dotyczącym sił zachowawczych i ich związku z energią potencjalną oraz z prawem zachowania energii mechanicznej.
Prędkość narciarza na wysokości B:
Końcowa energia mechaniczna = początkowa energia mechaniczna
Energia kinetyczna w punkcie B = energia potencjalna grawitacyjna na wysokości 40 metrów
EK = EP
½ mvt2 = mgh
½ vt2 = gh
½ vt2 = (10)(50-10)
½ vt2 = (10)(40)
½ vt2 = 400
vt2 = (2)(400) = 800
vt = √800 = √(2)(400) = 20√2 m/s
Prawidłowa odpowiedź to D.
16. Obiekt porusza się z punktu A bez prędkości początkowej. Jeśli podczas ruchu nie występuje tarcie, prędkość obiektu w najniższym punkcie wynosi...
A. 8 ms-1
B. 12 ms-1
C. 20 ms-1
D. 24 ms-1
E. 30 ms-1
Pembahasan
Wiadomo, że :
Masa obiektu = m
Prędkość początkowa (vo) = 0
Wysokość (h) = 20 metra
Przyspieszenie grawitacyjne (g) = 10 m/s2
Zapytano : prędkość końcowa (vt)?
Odpowiedź :
Początkowa energia mechaniczna (EM)1) = energia potencjalna grawitacji w punkcie A (EPA) = mgh = (m)(10)(20) = 200 m
Końcowa energia mechaniczna (EM)2) = energia kinetyczna (EK) = ½ mvt2
Prędkość obiektu w najniższym punkcie lub końcowa prędkość obiektu vt)?
Prawo zachowania energii mechanicznej:
EM1 = EM2
200 m = ½ mvt2
200 = ½ vt2
400 = vt2
vt= 20 m/s
Prawidłowa odpowiedź to C.
Źródło pytania:
Pytania z egzaminu państwowego z fizyki dla uczniów szkół ponadgimnazjalnych i zawodowych
