Exemple de întrebări despre energia mecanică

6 exemple de întrebări despre energia mecanică

Teorema lucrului mecanic-energie

1. Priviți următoarea imagine a deplasării blocului! Presupunem că g = 10 m/ s² . Dacă coeficientul de frecare cinetică dintre bloc și podea este μk = 0,5, atunci valoarea deplasării obiectului (s) este ….

A. 5,00 mExemplu de energie mecanică Întrebarea 1

B. 4,25 m

C. 3,00 m

D. 2,50 m

E. 2,00 m

Pembahasan

Se știe că :

Coeficientul de frecare cinetică ( μk ) = 0,5

Masa blocului (m) = 4 kg

Accelerația gravitațională (g) = 10 m/ s²

Greutatea blocului (w) = mg = (4)(10) = 40 Newton

Dacă blocul se află pe o suprafață plană, atunci forța normală (N) = greutatea (w) = 40 newtoni.

Viteza inițială (v1 ) = 5 m/s

Viteza finală (v² ) = 0 m/s

Întrebare : deplasarea obiectului (obiectelor)?

Răspuns :

Teorema lucrului mecanic-energie afirmă că lucrul mecanic (W) efectuat de o forță neconservativă este egal cu schimbarea energiei mecanice a obiectului sau energia mecanică finală (EM2 ) – energia mecanică inițială (EM1 ) . Frecarea cinetică este o forță neconservativă, iar singura forță neconservativă care acționează asupra blocului este forța de frecare cinetică.

W = ΔEM

fks = EM² – EM¹​

Lucrul mecanic efectuat prin frecare cinetică:

W = fks = ( μk ) (N)(s) = (0,5)(40)(s) = 20 s

Modificări ale energiei mecanice:

Δ EM = EM 2 – EM 1 = (EK + EP) 2 – (EK + EP) 1

Un obiect se mișcă pe o suprafață plană și nu suferă o modificare a înălțimii ( Δ h = 0), deci nu există nicio modificare a energiei potențiale gravitaționale ( Δ EP = EP² – EP¹ = 0). Așadar, modificările energiei mecanice implică doar modificări ale energiei cinetice.

Δ EM = EK 2 – EK 1 = ½ mv 2 2 – ½ mv 1 2 = ½ m (v 2 2 – v 1 2 )

Δ EM = ½ (4)(0 2 – 5 2 ) = (2)(25) = 50

Deplasarea blocului este:

W = ΔEM

20 sec = 50

s = 50 / 20 = 2,5 metri

Răspunsul corect este D.

Legea conservării energiei mecanice

2. Obiectele A și B au aceeași masă. Obiectul A cade de la o înălțime de h metri, iar B cade de la 2 h metri. Dacă A lovește pământul cu o viteză de vm/s, atunci obiectul B va lovi pământul cu o energie cinetică de….

A. 2 mv²

B. mv 2

C. 3/4 mv²

D. 1/2 mv²

E. 1/4 mv²

Pembahasan

Viteza finală a obiectului B care cade liber de la o înălțime de 2h este:

v² = 2 g (2h) = 4 gh

Energia cinetică a obiectului B este:

EK B = ½ mv² = ½ m (4 gh) = 2 mgh —– Ecuația 1

Energia mecanică inițială a obiectului B este energia potențială gravitațională = mg h. Energia mecanică finală a obiectului B este energia cinetică = ½ mv².

Legea conservării energiei mecanice :

mgh = ½ mv².

Deoarece mgh = ½ mv² , putem înlocui mgh în ecuația 1 cu ½ mv².

Energia cinetică a obiectului B = 2 mgh = 2(½ mv² ) = mv²

Răspunsul corect este B.

3. Priviți imaginea de mai jos! Un obiect cade liber de la o înălțime de 20 m. Dacă accelerația gravitațională este de 10 m/s, atunci viteza obiectului când se află la 15 m deasupra solului este….

A. 2 m/sExemplu de energie mecanică Întrebarea 2

B. 5 m/s

C. 10 m/s

D. 15 m/s

E. 20 m/s

Pembahasan

Energia mecanică finală = energia mecanică inițială

Energia cinetică a obiectului în punctul 2 = reducerea energiei potențiale gravitaționale cu 5 metri

½ mv² = mgh

½ v² = (10)(20-15)

½ v² = (10)(5)

½ v² = 50

v² = ( 2 )(50)

v² = 100

v = 10 m / s

Răspunsul corect este C.

4. Un bloc este ținut în vârful unui plan înclinat, așa cum se arată în figură. Când este eliberat, blocul alunecă fără frecare de-a lungul pantei. Viteza blocului când ajunge la baza pantei este…

A. 6 ms-1Exemplu de energie mecanică Întrebarea 3

B. 8 ms -1

C. 10 ms -1

D. 12 ms -1

E. 16 ms -1

Pembahasan

Energia mecanică inițială = energia potențială gravitațională = mgh = m (10)(5) = 50 m

Energie mecanică finală = energie cinetică = 1/2 mv²

Legea conservării energiei mecanice afirmă că energia mecanică inițială = energia mecanică finală.

EM o = EM t

50 m = 1/2 mv²

50 = 1/2 vs 2

2 (50) = v²

100 = v²

v = 10 m / s

Răspunsul corect este C.

5. Un bloc cu masa de m kg este eliberat de la o înălțime de h metri deasupra solului, așa cum se arată în imagine. Raportul dintre energia potențială (EP) și energia cinetică (EK) atunci când se află în punctul M este….

A. 1:3 Exemplu de energie mecanică Întrebarea 4

B. 1:2

C. 2: 1

D. 2:5

E. 3:7

Pembahasan

Energia potențială gravitațională în punctul M:

EP M = mg (0,3 h)

Energia cinetică în punctul M = reducerea energiei potențiale gravitaționale cu h - 0,3h = 0,7 h

EK M = EP = mg (0,7 h)

Raportul dintre energia potențială gravitațională și energia cinetică în punctul M este:

EP M : EK M

mg (0,3 ore) : mg (0,7 ore)

0,3: 0,7

3: 7

Răspunsul corect este E.

6. Priviți imaginea obiectului A care cade liber din punctul P de mai jos!

Dacă EP Q și EK Q sunt energia potențială și respectiv energia cinetică în punctul Q (g = 10 m/s² ) , atunci EP Q : EK Q este….

A. 16:9Exemplu de energie mecanică Întrebarea 5

B. 9:16

C. 3: 2

D. 2:3

E. 2:1

Pembahasan

Energia potențială gravitațională în punctul Q:

EP Q = mgh = (m)(10)(1,8) = 18 m

Energia cinetică în punctul Q = reducerea energiei potențiale gravitaționale cu 5 - 1,8 = 3,2 metri

EK Q = EP = mgh = m (10)(3,2) = 32 m

Raportul dintre energia potențială gravitațională și energia cinetică în punctul Q este:

EP Q : EK Q

18 m : 32 m

18: 32

9: 16

Sursa întrebării:

Întrebări de fizică pentru examenul național de liceu/liceu vocațional

Tinggalkan comentariu