6 exemple de întrebări despre energia mecanică
Teorema lucrului mecanic-energie
1. Acordați atenție imaginii deplasare bloc după cum urmează! Presupunem g = 10 m/s2Dacă coeficientul de frecare cinetică dintre bloc și podea μk = 0,5, atunci valoarea deplasării obiectului (s) este ….
A. 5,00 m
B. 4,25 m
C. 3,00 m
D. 2,50 m
E. 2,00 m
Pembahasan
Este cunoscut :
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
Întrebat deplasarea obiectului (obiectelor)?
Jawab :
Teorema lucrului mecanic-energie afirmă că lucrul mecanic (W) efectuat de o forță neconservativă este egal cu schimbarea energiei mecanice a obiectului sau cu energia mecanică finală (EM).2) – energie mecanică inițială (EM)1). Frecarea cinetică este o forță neconservativă, iar singura forță neconservativă care acționează asupra blocului este frecarea cinetică.
W= ΔEM
fk s = EM2 – EM1
Lucrul mecanic efectuat prin frecare cinetică:
W = fk s = (μk)(N)(s) = (0,5)(40)(s) = 20 s
Modificări ale energiei mecanice:
ΔEM = EM2 – EM1 = (EK + EP)2 – (EK + EP)1
Obiectele se mișcă pe o suprafață plană și nu suferă schimbări de înălțime (Δh = 0), deci nu există nicio modificare a energiei potențiale gravitaționale (ΔEP = EP2 – PE1 = 0). Deci, schimbarea energiei mecanice implică doar schimbarea energiei cinetice.
ΔEM = EK2 – EK1 = ½ mV22 – ½ mV12 = ½ m (v22 - v12)
ΔEM = ½ (4)(02 - 52) = (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. mv2
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:
EKB = 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 atunci putem înlocui mgh în ecuația 1 cu ½ mv2.
Energia cinetică a obiectului B = 2 mgh = 2(½ mv)2) = 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/s
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…
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.
EMo = EMt
50 m = 1/2 mV2
50 = 1/2 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 figură. Raportul dintre energia potențială (EP) și energia cinetică (EK) atunci când se află în punctul M este….
A. 1:3 
B. 1:2
C. 2: 1
D. 2:5
E. 3:7
Pembahasan
Energia potențială gravitațională în punctul M:
EPM = mg (0,3 h)
Energia cinetică în punctul M = reducerea energiei potențiale gravitaționale cu h - 0,3h = 0,7 h
EKM = EP = mg (0,7 h)
Raportul dintre energia potențială gravitațională și energia cinetică în punctul M este:
EPM : EKM
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 EPQ și EKQ fiecare este energia potențială și energia cinetică în punctul Q (g = 10 m/s2), apoi EPQ : EKQ este….
A. 16:9
B. 9:16
C. 3: 2
D. 2:3
E. 2:1
Pembahasan
Energia potențială gravitațională în punctul Q:
EPQ = mgh = (m)(10)(1,8) = 18 m
Energia cinetică în punctul Q = reducerea energiei potențiale gravitaționale cu 5 - 1,8 = 3,2 metri
EKQ = EP = mgh = m (10)(3,2) = 32 m
Raportul dintre energia potențială gravitațională și energia cinetică în punctul Q este:
EPQ : EKQ
18 m : 32 m
18: 32
9: 16
Sursa întrebării:
Întrebări de fizică pentru examenul național de liceu/liceu vocațional
