Exemplu de energie potențială elastică a unui arc

5 Exemple de întrebări despre energia potențială elastică a arcurilor

1. Un arc este încărcat cu 2 kg și atârnat vertical pe un suport. Dacă arcul se lungește cu 4 cm, atunci schimbarea energie potențială Forța elastică a arcului este… g = 10 m/s²
Pembahasan
Este cunoscut :
Masa încărcăturii (m) = 2 kg
Accelerația gravitațională (g) = 10 m/s²
Greutatea încărcăturii (w) = mg = (2)(10) = 20 Newtoni
Creșterea lungimii arcului (x) = 4 cm = 0,04 metri
Întrebat Energia potențială elastică a arcului
Jawab :
Rumus Legea lui Hooke este F = kx, unde F = forță, k = constanta elastică și x = creșterea lungimii elastice. Dacă este adaptată la această problemă, atunci formula legii lui Hooke se schimbă în w = kx, unde w = gravitaţiePentru a calcula constanta elastică, schimbați formula legii lui Hooke la k = w / x. Deci, constanta elastică este k = w / x = 20 / 0,04 = 500 Newton/metru.
Variația energiei potențiale elastice a arcului este:
EP = ½ kx² = ½ (500)(0,04)² = (250)(0,0016) = 0,4 Jouli

Variația energiei potențiale elastice a unui arc poate fi calculată și folosind o singură formulă:
EP = ½ kx² = ½ (l / x) x² = ½ wx = ½ mgx
Descriere: w = forța ponderată a sarcinii, m = masa sarcinii, x = modificarea lungimii arcului.
EP = ½ (2)(10)(0,04) = (10)(0,04) = 0,4 Jouli.

2. Pentru a întinde un arc 10 cm, este necesară o forță de 50 N. Energia potențială elastică necesară pentru a întinde arcul 12 cm este…
Pembahasan
Este cunoscut :
Creșterea lungimii arcului (x) = 10 cm = 0,1 metri
Forță (F) = 50 newtoni
Întrebat : energia potențială elastică a arcului pentru a-l întinde până la 12 cm sau 0,12 metri.
Jawab :
Constanta arcului este:
k = F / x = 50 / 0,1 = 500 newtoni/metru
Arcul utilizat este același, prin urmare, constanta elastică obținută în calculul anterior este utilizată pentru a calcula energia potențială elastică a arcului pentru a-l întinde cu 0,12 metri.
EP = ½ kx² = ½ (500)(0,12)² = (250)(0,0144) = 3,6 Jouli.

3. Graficul de mai jos arată relația dintre forța (F) și creșterea lungimii arcului (x). Dacă arcul este deformat cu 10 cm, atunci energia potențială elastică a arcului este…

Pembahasan
Este cunoscut :
Forță (F) = 5 newtoni
Creșterea lungimii arcului (x) = 2 cm = 0,02 metri
Întrebat : energia potențială a arcului dacă arcul este deformat cu 10 cm sau 0,1 metri.
Jawab :
Constanta arcului:
k = F / x = 5 / 0,02 = 250 newtoni/metru
Energia potențială a arcului dacă acesta este deformat cu 0,1 metri:
EP = ½ kx² = ½ (250)(0,1)² = (125)(0,01) = 1,25 Jouli.

Energie potențială elastică
4. Un arc primește o sarcină de 2 kg, așa cum se arată în figura următoare. Dacă arcul prezintă o creștere în lungime cu 5 cm și accelerația datorată gravitației pământ 10 ms^-2, atunci energia potențială elastică a arcului este...
A. 4,0 J
B. 3,0 J
C. 2,5 J
D. 1,0 J
E. 0,5 J
Pembahasan
Este cunoscut :
Creșterea în lungime (Δx) = 5 cm = 0,05 metri
Accelerația gravitațională (g) = 10 m/s²
Masa încărcăturii (m) = 2 kg
Greutatea încărcăturii (w) = mg = (2)(10) = 20 Newtoni
Întrebat Energia potențială a cauciucului?
Jawab :
Mai întâi, calculați constanta elastică a arcului folosind formula legii lui Hooke:
k = w / Δx = 20 / 0,05 = 400 N/m
Energia potențială elastică a arcului este:
EP = ½ k Δx² = ½ (400)(0,05)² = (200)(0,0025)
EP = 0,5 Joule
Răspunsul corect este E.

5. Pentru a întinde un arc 5 cm, este necesară o forță de 20 N. Energia potențială a arcului atunci când se întinde cu 10 cm este…
A. 2 Joule
B. 4 Joule
C. 20 Joule
D. 50 Joule
E. 100 Joule
Pembahasan
Este cunoscut :
Creșterea în lungime (Δx) = 5 cm = 0,05 metri
Forță (F) = 20 newtoni
Întrebat : EP al arcului când arcul se întinde cu 10 cm?
Jawab :
Constanta arcului:
k = F / Δx = 20 / 0,05 = 400 N/m
Energia potențială a arcului când Δx = 10 cm = 0,1 metri:
EP = ½ k Δx² = ½ (400)(0,1)² = (200)(0,01)
EP = 2 Joule
Răspunsul corect este A.