Примеры вопросов по работе и гравитационной потенциальной энергии

4 примера работы и гравитационной потенциальной энергии

1. Объект массой 1 кг свободное падение с высоты 10 метров до поверхности земли. Определить:
(а) Работа, совершаемая силой тяжести над объектом.
(б) Изменения потенциальная энергия гравитация
Ускорение свободного падения (g) = 10 м/с²²
Обсуждение
Известен :
Масса объекта (m) = 1 кг
Высота (h) = 10 метров
Ускорение свободного падения (g) = 10 м/с²²
Джаваб:
(а) Работа, совершаемая силой тяжести
Когда объект падает свободно, направление его движения направлено вниз, и направление силы тяжести, действующей на объект (вес объекта), также направлено вниз. Поскольку они направлены в одном направлении, силы тяжести совпадают или образуют угол, равный 0°.^o с направлением движения объекта. Cos 0 = 1, и каждое число, умноженное на 1, равно этому числу, поэтому cos 0 не нужно включать в формулу работы.
Формула работы W = F s, где W = работа, F = сила и s = перемещение. Применительно к данной задаче формула работы изменяется на W = wh = mgh, где W = работа, w = ускорение свободного падения, h = изменение высоты объекта, m = масса объекта, g = ускорение свободного падения.
Таким образом, работа, совершаемая силой тяжести, составляет:
W = wh = mgh = (1)(10)(10) = 100 Джоулей

(B) Изменение гравитационной потенциальной энергии
На высоте 10 метров над землей гравитационная потенциальная энергия объекта составляет 100 Джоулей. По мере движения вниз высота объекта уменьшается, следовательно, уменьшается и его гравитационная потенциальная энергия. Когда объект достигает земли, где его высота равна нулю, его гравитационная потенциальная энергия равна нулю. Следовательно, гравитационная потенциальная энергия объекта уменьшается на 100 Джоулей.

2. Объект массой 10 Ньютонов находится на гладкой наклонной плоскости с углом наклона 30°.^oДлина гипотенузы составляет 2 метра. Работа, совершаемая силой тяжести над объектом при его скольжении вдоль гипотенузы, равна…
Обсуждение
Известен :
Гравитация (w) = 10 Ньютонов
w_x = w sin тета = (10)(sin 30^o) = (10)(0,5) = 5 Ньютонов
Длина гипотенузы (s) = 2 метра
Ускорение свободного падения (g) = 10 м/с²²
Задан вопрос : работа, совершаемая силой тяжести
Джаваб :
Эту проблему можно решить двумя способами.
Первый способ :
Формула работы имеет вид W = F s. Если ее адаптировать к данной задаче, формула работы изменится на W = w_x Таким образом, работа, совершаемая силой тяжести, равна W = w._x s = (5)(2) = 10 Джоулей.
Кара Кедуа :
Работа, совершаемая консервативной силой, такой как гравитация, не зависит от траектории движения объекта, но зависит от изменения высоты. Поэтому для расчета работы, совершаемой гравитацией, сначала необходимо вычислить высоту объекта.
Грех 30^o = вертикальная сторона / гипотенуза
0,5 = перпендикулярная сторона / 2
Вертикальная сторона = (0,5)(2)
Вертикальная сторона = 1 метр
Высота объекта составляет 1 метр.
Работа, совершаемая силой тяжести при движении объекта вниз, равна W = wh = (10)(1) = 10 Джоулей.

3. Для подъема объекта массой 50 кг требуется 5000 Джоулей энергии. Объект поднимется на высоту… g = 10 м/с²²
A. 5 м
B. 10 м
C. 12 м
D. 15 м
Э. 20 м
Пембахасан:
Известен :
EP гравитация = 5000 Джоулей, m = 50 кг, g = 10 м/с²².
Задан вопрос :
ч ?
Джаваб :
EP = mgh
5000 = (50)(10)(h)
5000 = 500 ч
h = 5000 / 500 = 10 метров
Правильный ответ — B.

4. Объект массой 2 кг находится на высоте 5 метров над землей. Ускорение свободного падения = 10 м/с².²Усилие, необходимое для подъема объекта на высоту 15 метров над поверхностью Земли, составляет…
А. 100 Джоуля
Б. 200 Джоулей
С. 300 Джоулей
D. 400 Джоуль
Е. 500 Джоулей
Пембахасан:
Известен :
м = 2 кг, ч₁ = 5 метров, ч₂ = 15 метров, g = 10 м/с²²
Задан вопрос :
В?
Джаваб :
Работа (W) = изменение гравитационной потенциальной энергии (ЭП)₂ - EP₁).
W = EP₂ - EP₁
W = mgh₂ – мгх₁
W = мг (ч)₂ - ч₁)
W = (2)(10)(15-5) = (2)(10)(10) = 200 Джоулей.
Правильный ответ — B.