Energjia potenciale gravitacionale rrjetore Energjia kinetike

4 Energjia potenciale gravitacionale e punës rrjetë Energjia kinetike – Probleme dhe zgjidhje

1. Një objekt 5 kg në lartësinë 10 metra mbi tokë. Nxitimi për shkak të gravitetit është 10 m/s² ^. Cila është puna e bërë mbi objektin për ta lëvizur atë lart në lartësinë 15 metra mbi tokë?

I njohur:

Masa e objektit (m) = 5 kg

Lartësia (h) = 10 metra

Përshpejtimi për shkak të gravitetit (g) = 10 m/ ^s²

Kërkohet: U krye punë në objekt për ta lëvizur atë lart në një lartësi prej 15 metrash mbi tokë.

zgjidhje:

W = F d = wh = mgh

W = punë, F = forcë, d = zhvendosje , w = peshë , h = lartësi, m = masë, g = nxitim për shkak të gravitetit

Puna e kryer në objekt:

W = mgh = (5 kg)(10 m/s² ⁾ (10 m) = 500 kg m² ^/ s² ⁼ 500 Xhaul

2. Një objekt 2 kg lëviz përgjatë një sipërfaqeje të lëmuar horizontale me një shpejtësi prej 2 m/s. Nëse shpejtësia përfundimtare e objektit është 5 m/s. Cila është puna e kryer mbi objektin?

I njohur:

Masa e objektit (m) = 2 kg

Shpejtësia fillestare ( _vo2o ) = 2 m/s

Shpejtësia përfundimtare (v _t ) = 5 m/s

Kërkohet: Punë e kryer në objekt

zgjidhje:

Parimi i punës-energjisë kinetike thotë se puna neto e ushtruar mbi një objekt është e barabartë me ndryshimin në energjinë kinetike të objektit.

W = ΔKE = KE ₂ – KE ₁ = 1/2 mv _t² – 1/2 mv _o² = 1/2 m (v _t² – v _o² ) = 1/2 (2) (5 ² -2 ² ) = (1) (25-4) = 21 xhaul

3. Një objekt me masë 10 kg fillimisht në qetësi mbi një dysheme të lëmuar. Pasi u shty për 3 sekonda, objekti përshpejtoi me 2 m/s ² . Cila është puna e bërë mbi objektin?

I njohur:

Masa (m) = 10 kg

Shpejtësia fillestare (v₂o ₎ = 0 (fillimisht në qetësi)

Shih edhe Fusha magnetike e prodhuar nga dy tela paralelë që mbartin rrymë - problemet dhe zgjidhjet

Intervali kohor (t) = 3 sekonda

Përshpejtimi (a) = 2 m/ ^s²

Kërkohet: Punë (W)

zgjidhje:

Së pari, përcaktoni distancën duke përdorur ekuacionin e lëvizjes me nxitim konstant.

d = vo _t + ½ në ² = (0)(3) + ½ (2)(3) ²

d = 0 + (1)(9) = 9

Puna e kryer në objekt:

W = F s = (ma)(d) = (10)(2)(9) = 180 Xhaul

4. Një bllok me masë 1.5 kg u përshpejtua lart nga një forcë konstante F = 15 N në një plan të pjerrët siç tregohet në figurën më poshtë. Nxitimi për shkak të gravitetit është 10 m/s² ^dhe nuk ka fërkim midis bllokut dhe planit të pjerrët . Cila është puna neto e bërë në objekt?

I njohur:

Masa e bllokut (m) = 1.5 kg Rrjeti-i-energjisë-potenciale-gravitacionale-energjisë-kinetike-probleme-dhe-zgjidhje-1

Përshpejtimi për shkak të gravitetit (g) = 10 m/ ^s²

Pesha e bllokut (w) = mg = (1.5)(10) = 15 Njuton

Forca (F) = 15 Njuton

Kërkohet: Puna me rrjetë është bërë në objekt

zgjidhje:

Dy forca ushtrojnë punë në bllok. Së pari, një forcë paralele me zhvendosjen e bllokut, që është Forca F. Së dyti, përbërësi horizontal i peshës së bllokut (w _x ).

Puna e kryer nga forca (F):

W ₁ = F s = (15 N)(2 m) = 30 N m = 30 Xhaul

Puna e bërë nga komponenti horizontal i peshës (w _x ):

W2 ₌ wxs = (w sin 30 ^o )(2 m) = (15 N)(1/2)(2 m) = 15 N m = 15 _Xhaul

Puna në rrjet e bërë në objekt:

W _neto = _W1 – W2 ₌ 30 J – 15 J = 15 Xhaul

Cila është teorema e punës-energjisë në terma të punës neto dhe energjisë kinetike?
- PërgjigjeTeorema e punës-energjisë pohon se puna neto e kryer mbi një objekt është e barabartë me ndryshimin në energjinë e tij kinetike. Matematikisht: $W_{n e t} = Δ K E$ .
Nëse e ngrini një objekt në një lartësi të caktuar dhe pastaj e mbani aty, sa punë po bëni mbi objektin ndërsa e mbani të palëvizshëm?
- PërgjigjeNdërsa e mbani objektin të palëvizshëm, ju nuk kryeni punë mbi të sepse nuk ka zhvendosje. Puna përkufizohet si forca shumëzuar me zhvendosjen në drejtim të forcës, kështu që mungesa e zhvendosjes do të thotë mungesa e punës.
Cila është energjia potenciale gravitacionale e një objekti në nivelin e tokës?
- PërgjigjeEnergjia potenciale gravitacionale e një objekti në nivelin e tokës zakonisht merret zero. Energjia potenciale gravitacionale është relative dhe niveli i tokës është një pikë referimi e zakonshme.
Si ndryshon energjia kinetike e një objekti nëse shpejtësia e tij dyfishohet?
- PërgjigjeEnergjia kinetike është proporcionale me katrorin e shpejtësisë. Nëse shpejtësia e një objekti dyfishohet, energjia e tij kinetike do të rritet me një faktor katërfish.
Kur është energjia potenciale gravitacionale e një objekti në rënie maksimale?
- PërgjigjeEnergjia potenciale gravitacionale e një objekti në rënie është maksimale pak para se të fillojë të bjerë, d.m.th., kur është në pikën e tij më të lartë mbi tokë (ose pikën e referencës).
Në mungesë të rezistencës së ajrit, çfarë mund të thuhet për marrëdhënien midis energjisë potenciale të humbur dhe energjisë kinetike të fituar nga një objekt në rënie të lirë?
- PërgjigjeNë mungesë të rezistencës së ajrit, energjia potenciale e humbur nga një objekt në rënie të lirë do të jetë e barabartë me energjinë kinetike që fiton. Kjo është një pasojë e drejtpërdrejtë e ruajtjes së energjisë mekanike.
Çfarë ndodh me energjinë potenciale gravitacionale të një objekti nëse ai ngrihet dyfishin e lartësisë së tij origjinale mbi tokë?
- PërgjigjeEnergjia potenciale gravitacionale është proporcionale me lartësinë. Nëse një objekt ngrihet në dyfishin e lartësisë së tij origjinale, energjia e tij potenciale gravitacionale do të dyfishohet.
Kur kryhet puna neto në një objekt zero?
- PërgjigjePuna neto e kryer në një objekt është zero kur puna totale e kryer nga të gjitha forcat që veprojnë mbi të është zero, ose ekuivalentisht, kur nuk ka ndryshim në energjinë kinetike të objektit.
Nëse një objekt lëviz me një shpejtësi konstante, çfarë mund të nxirret në lidhje me punën neto të kryer mbi të gjatë një distance të caktuar?
- PërgjigjeNëse një objekt lëviz me një shpejtësi konstante, kjo do të thotë se nuk ka nxitim, dhe për këtë arsye nuk vepron asnjë forcë neto mbi të. Prandaj, puna neto e ushtruar mbi objektin në çdo distancë do të jetë zero.
Pse një objekt në një lartësi më të madhe ka më shumë energji potenciale gravitacionale edhe pse është më larg qendrës së Tokës?
- PërgjigjeEnergjia potenciale gravitacionale bazohet në pozicionin e një objekti në lidhje me një pikë referimi (shpesh sipërfaqja e Tokës) dhe forcën e gravitetit që vepron mbi të. Një objekt në një lartësi më të madhe është më lart mbi këtë pikë referimi, që do të thotë se është lëvizur kundër forcës gravitacionale në atë pozicion. Si rezultat, ai ka ruajtur energji për shkak të pozicionit të tij, dhe kjo energji e ruajtur është energjia e tij potenciale gravitacionale.