Wzór na prawo zachowania energii mechanicznej, energia potencjalna sprężyny, maszyny proste

Przykładowe pytania i wzory na prawo zachowania energii mechanicznej, energię potencjalną sprężyny, maszyny proste

Prawo zachowania energii mechanicznej

1. Obiekt ma stałą energię mechaniczną, rosnącą energię kinetyczną i malejącą energię potencjalną grawitacji. Obiekt znajduje się w stanie…

1. diam
2. podnieść
3. opuszczać
4. poruszanie się w górę przyspieszone

Pembahasan
Im większa energia kinetyczna, tym większa prędkość obiektu, a im mniejsza energia potencjalna grawitacji, tym niższa wysokość obiektu nad ziemią. Dzieje się tak, gdy obiekt porusza się z określonej wysokości w dół, w kierunku ziemi.

Związek między prędkością a energią kinetyczną obrazuje wzór na energię kinetyczną:
EK = ½ mv²
Opis wzoru: EK = energia kinetyczna, m = masa, v = prędkość

Związek między wysokością a energią potencjalną grawitacji obrazuje wzór na energię potencjalną grawitacji:
EP = mgh
Opis wzoru: EP = energia potencjalna grawitacyjna, m = masa, g = przyspieszenie grawitacyjne, h = wysokość
Prawidłowa odpowiedź to C.

Maszyna prosta
2. Stosunek długości a do b na schemacie maszyny prostej wynosi a : b = 1 : 2,2. Minimalna wartość siły F potrzebnej do podniesienia ładunku B o masie 330 niutonów wynosi… niutonów

1. 100
2. 150
3. 2200
4. 7260

Pembahasan
Wiadomo, że:
Długość a = ramię ładujące (l_B) = 1
Długość b = ramię siły (l_F) = 2,2
Siła ciężkości (w) = 330 niutonów
Zapytano: Siła dźwigni (F)
Jawab:
Wzór na przewagę mechaniczną prostej maszyny dźwigniowej:
KM = w / F = l_F / ten_B
Keterangan:
KM = przewaga mechaniczna, w = grawitacja, F = dźwignia, l_F = ramię siły, l_B = ramię ładujące
 
w / F = l_F / ten_B
330 / F = 2,2 / 1
330 / F = 2,2
330 / 2,2 = F
F = 150 niutonów
Prawidłowa odpowiedź to B.

3. Spójrz na obrazek z boku. Uczeń przesuwa obiekt z punktu A do punktu B z siłą F, jak pokazano na obrazku. Jeśli pominiemy tarcie między obiektem a deską, to mechaniczna korzyść z tej aktywności wynosi…

1. 4
2. 5/3
3. 5/4
4. 3/4

Pembahasan
Wiadomo, że:
Wysokość równi pochyłej (y) = 4 metry – 1 metr = 3 metry
Długość płaskiego obszaru (x) = 4 metry
Zapytano: Przewaga mechaniczna (MC) równi pochyłej
Jawab:
Oblicz długość równi pochyłej korzystając ze wzoru Pitagorasa:
R = √3²+4² = √9+16 = √25 = 5 metrów
Zalety mechaniczne równi pochyłej:
KM = R / y
KM = 5 metrów / 3 metry
KM = 5/3
Prawidłowa odpowiedź to B.

Energia potencjalna wiosny

4. Arena do skoków wykorzystuje sprężynową podstawę, aby zapewnić zawodnikowi siłę wyporu w górę, umożliwiającą mu rozpoczęcie skoku. Gdy zawodnik wskakuje na nią z siłą 500 N, sprężyna skraca się o 4 cm. Energia potencjalna dostarczana przez sprężynę do wyrzucenia zawodnika wynosi…

1. 20 dżul
2. 10 dżul
3. 5 dżul
4. 2 dżul

Pembahasan
Wiadomo, że:
Siła (F) = 500 N
Zmiana długości sprężyny (Δx) = 4 cm = 0,04 m
Zapytano: Energia potencjalna wiosny
Jawab:
Najpierw oblicz stałą sprężystości sprężyny, korzystając ze wzoru prawa Hooke’a:
k = F / Δx = 500 N / 0,04 m = 12500 N/m
Energia potencjalna sprężystości sprężyny wynosi:
EP = ½ k Δx² = ½ (12500)(0,04)² = (6250)(0,0016)
EP = 10 dżuli
Prawidłowa odpowiedź to B.

Źródło pytania:

Pytania OSN z fizyki dla gimnazjum