6 primerov vprašanj o mehanski energiji
Izrek o mehanskem delu in energiji
1. Bodite pozorni na sliko premik blok na naslednji način! Predpostavimo g = 10 m/s2Če je koeficient kinetičnega trenja med blokom in tlemi μk = 0,5, potem je vrednost premika objekta (s) ….
A. 5,00 m
B. 4,25 m
približno 3,00 m
D. 2,50 m
V. 2,00 m
Razprava
Znano je :
Koeficient kinetičnega trenja (μk) = 0,5
Masa bloka (m) = 4 kg
Pospešek zaradi gravitacije (g) = 10 m/s2
Teža bloka (w) = mg = (4)(10) = 40 Newtonov
Če je blok na ravni površini, potem je normalna sila (N) = teža (w) = 40 Newtonov.
Začetna hitrost (v1) = 5 m/s
Končna hitrost (v2) = 0 m/s
Vprašal premik objekta(ov)?
Jawab :
Izrek o delu in mehanski energiji pravi, da je delo (W), ki ga opravi nekonzervativna sila, enako spremembi mehanske energije telesa oziroma končni mehanski energiji (EM).2) – začetna mehanska energija (EM)1). Kinetično trenje je nekonzervativna sila in edina nekonzervativna sila, ki deluje na blok, je kinetično trenje.
W= ΔEM
fk s = EM2 – EM1
Delo, opravljeno s kinetičnim trenjem:
Š = fk s = (μk)(N)(s) = (0,5)(40)(s) = 20 s
Spremembe mehanske energije:
ΔEM = EM2 – EM1 = (EK + EP)2 – (EK + EP)1
Predmeti se premikajo po ravni površini in se ne spreminjajo po višini (Δh = 0), zato ni spremembe v gravitacijski potencialni energiji (ΔEP = EP2 – EP1 = 0). Torej sprememba mehanske energije vključuje le spremembo kinetične energije.
ΔEM = EK2 – EK1 = ½ mV22 – ½ mV12 = ½ m (v22 - v12)
ΔEM = ½ (4)(0)2 - 52) = (2)(25) = 50
Premik bloka je:
W= ΔEM
20 s = 50
s = 50 / 20 = 2,5 metrov
Pravilen odgovor je D.
Zakon o ohranitvi mehanske energije
2. Predmeta A in B imata enako maso. Predmet A pade z višine h metrov, B pa z višine 2h metrov. Če A udari ob tla s hitrostjo vm/s, potem bo predmet B udaril ob tla s kinetično energijo….
A. 2 mv2
B. mv2
C. 3/4 mv2
D. 1/2 mv2
E. 1/4 mv2
Razprava
Končna hitrost telesa B, ki prosto pada z višine 2h, je:
v2 = 2 g (2 uri) = 4 gh
Kinetična energija telesa B je:
EKB = ½ mV2 = ½ m (4 gh) = 2 mgh —– Enačba 1
Začetna mehanska energija objekta B je gravitacijska potencialna energija = mg h. Končna mehanska energija objekta B je kinetična energija = ½ mv.2.
Zakon o ohranitvi mehanske energije :
mgh = ½ mv2.
Karena mgh = ½ mv2 potem lahko mgh v enačbi 1 nadomestimo z ½ mv2.
Kinetična energija telesa B = 2 mgh = 2(½ mv2) = mv2
Pravilen odgovor je B.
3. Poglejte spodnjo sliko! Predmet prosto pada z višine 20 m. Če je gravitacijski pospešek 10 m/s, potem je hitrost predmeta, ko je 15 m nad tlemi….
A. 2 m/s
B. 5 m/s
C. 10 m/s
D. 15 m/s
V. 20 m/s
Razprava
Končna mehanska energija = začetna mehanska energija
Kinetična energija predmeta v točki 2 = zmanjšanje gravitacijske potencialne energije za 5 metrov
½ mV2 = mgh
½ proti2 = (10)(20-15)
½ proti2 = (10)(5)
½ proti2 = 50
v2 = (2)(50)
v2 = 100
v = 10 m/s
Pravilen odgovor je C.
4. Blok je pritrjen na vrhu nagnjene ravnine, kot je prikazano na sliki. Ko ga spustimo, blok drsi brez trenja po naklonu. Hitrost bloka, ko doseže dno naklona, je…
B. 8 ms-1
C. 10 ms-1
D. 12 ms-1
E. 16 ms-1
Razprava
Začetna mehanska energija = gravitacijska potencialna energija = mgh = m (10)(5) = 50 m
Končna mehanska energija = kinetična energija = 1/2 mV2
Zakon o ohranitvi mehanske energije pravi, da je začetna mehanska energija = končna mehanska energija.
EMo = EMt
50 m = 1/2 mV2
50 = 1/2 v2
100 = v2
v = 10 m/s
Pravilen odgovor je C.
5. Blok z maso m kg se spusti z višine h metrov nad tlemi, kot je prikazano na sliki. Razmerje med potencialno energijo (EP) in kinetično energijo (EK), ko se nahaja v točki M, je….
A. 1 : 3 
B. 1 : 2
C. 2 : 1
O. 2 : 5
E. 3 : 7
Razprava
Gravitacijska potencialna energija v točki M:
EPM = mg (0,3 h)
Kinetična energija v točki M = zmanjšanje gravitacijske potencialne energije za h-0,3h = 0,7 h
EKM = EP = mg (0,7 h)
Razmerje med gravitacijsko potencialno energijo in kinetično energijo v točki M je:
EPM EKM
mg (0,3 h) : mg (0,7 h)
0,3: 0,7
3: 7
Pravilen odgovor je E.
6. Poglejte sliko predmeta A, ki prosto pada iz točke P spodaj!
Če EPQ in EKQ vsaka je potencialna energija in kinetična energija v točki Q (g = 10 m/s2), nato EPQ EKQ je….
A. 16 : 9
B. 9 : 16
C. 3 : 2
O. 2 : 3
E. 2 : 1
Razprava
Gravitacijska potencialna energija v točki Q:
EPQ = mgh = (m)(10)(1,8) = 18 m
Kinetična energija v točki Q = zmanjšanje gravitacijske potencialne energije za 5-1,8 = 3,2 metra
EKQ = EP = mgh = m (10)(3,2) = 32 m
Razmerje med gravitacijsko potencialno energijo in kinetično energijo v točki Q je:
EPQ EKQ
18 m : 32 m
18: 32
9: 16
Vir vprašanja:
Vprašanja iz fizike za nacionalni izpit za višjo srednjo šolo/poklicno srednjo šolo
