Primeri vprašanj o mehanski energiji

6 primerov vprašanj o mehanski energiji

Izrek o mehanskem delu in energiji

1. Poglejte naslednjo sliko premika bloka! Predpostavimo, da je g = 10 m/ ^s² . Če je koeficient kinetičnega trenja med blokom in tlemi μ k = 0,5, potem je vrednost premika predmeta (s) ….

A. 5,00 m

B. 4,25 m

približno 3,00 m

D. 2,50 m

V. 2,00 m

Razprava

Znano je, da :

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

Vprašano : premik predmeta(-ov)?

Odgovor :

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 (EM² ₎ – začetni mehanski energiji (EM¹ ₎ . Kinetično trenje je nekonzervativna sila in edina nekonzervativna sila, ki deluje na blok, je kinetična sila trenja.

W = ΔEM

fks = _EM2 – _EM1​

Delo, opravljeno s kinetičnim trenjem:

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

Spremembe mehanske energije:

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

Predmet se premika po ravni površini in se ne spremeni v višini ( Δ h = 0), zato se ne spremeni gravitacijska potencialna energija ( Δ EP = EP ₂ – EP ₁ = 0). Spremembe mehanske energije torej vključujejo le spremembe kinetične energije.

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

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 mv ²

B. mv ²

C. 3/4 mv ²

D. 1/2 mv ²

E. 1/4 mv ²

Razprava

Končna hitrost telesa B, ki prosto pada z višine 2h, je:

v2 = 2 g (2h) = 4 ^gh

Kinetična energija telesa B je:

EK _B = ½ mv ² = 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.

Ker je mgh = ½ mv² ^, lahko v enačbi 1 mgh 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 proti ² = (10)(20-15)

½ proti ² = (10)(5)

½ proti ² = 50

v ² = (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, klada drsi brez trenja po naklonu. Hitrost klade, ko doseže dno naklona, ​​je…

A. 6 ms^-1

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.

EM _o = EM _t

50 m = 1/2 ^mv²

50 = 1/2 proti ²

2 (50) = v ²

100 = v ²

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:

EP _M = mg (0,3 h)

Kinetična energija v točki M = zmanjšanje gravitacijske potencialne energije za h-0,3h = 0,7 h

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

Razmerje med gravitacijsko potencialno energijo in kinetično energijo v točki M je:

EP _M : EK _M

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 sta EP _Q in EK _Q potencialna oziroma kinetična energija v točki Q (g = 10 m/s² ⁾ , potem je EP _Q : EK _Q …

A. 16 : 9

B. 9 : 16

C. 3 : 2

O. 2 : 3

E. 2 : 1

Razprava

Gravitacijska potencialna energija v točki Q:

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

Kinetična energija v točki Q = zmanjšanje gravitacijske potencialne energije za 5-1,8 = 3,2 metra

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

Razmerje med gravitacijsko potencialno energijo in kinetično energijo v točki Q je:

EP _Q : EK _Q

18 m : 32 m

18: 32

9: 16

Vir vprašanja:

Vprašanja iz fizike za nacionalni izpit za višjo srednjo šolo/poklicno srednjo šolo