Mfano wa nishati ya uwezo wa elastic ya chemchemi

Mifano 5 ya maswali kuhusu nishati ya uwezo wa elastic ya chemchemi

1. Chemchemi hupewa mzigo wa kilo 2 na kutundikwa wima kwenye kinara. Ikiwa chemchemi hurefuka kwa sentimita 4, basi mabadiliko katika nishati inayowezekana Nguvu ya elastic ya chemchemi ni… g = 10 m/s²
Majadiliano
Inajulikana :
Uzito wa mzigo (m) = kilo 2
Kuongeza kasi kutokana na mvuto (g) = 10 m/s²
Uzito wa mzigo (w) = mg = (2)(10) = 20 Newton
Ongezeko la urefu wa chemchemi (x) = 4 cm = mita 0,04
Aliuliza : Nishati ya uwezo wa elastic ya chemchemi
Jawab :
Fomula Sheria ya Hooke ni F = kx, ambapo F = nguvu, k = kigezo cha chemchemi na x = ongezeko la urefu wa chemchemi. Ikiwa itabadilishwa kwa tatizo hili basi fomula ya sheria ya Hooke itabadilishwa kuwa w = kx, ambapo w = mvutoIli kukokotoa kigezo cha chemchemi, badilisha fomula ya sheria ya Hooke kuwa k = w / x. Kwa hivyo kigezo cha chemchemi ni k = w / x = 20 / 0,04 = 500 Newton/mita.
Mabadiliko katika nishati ya uwezo wa elastic ya chemchemi ni:
EP = ½ kx² = ½ (500)(0,04)² = (250)(0,0016) = Jouli 0,4

Mabadiliko katika nishati ya uwezo wa elastic ya chemchemi yanaweza pia kuhesabiwa kwa kutumia fomula moja:
EP = ½ kx² = ½ (w / x) x² = ½ wik = ½ mgx
Maelezo: w = nguvu ya uzito wa mzigo, m = uzito wa mzigo, x = mabadiliko katika urefu wa chemchemi.
EP = ½ (2)(10)(0,04) = (10)(0,04) = 0,4 Jouli.

2. Ili kunyoosha chemchemi sentimita 10, nguvu ya 50 N inahitajika. Nishati ya uwezo wa elastic inayohitajika kunyoosha chemchemi sentimita 12 ni…
Majadiliano
Inajulikana :
Ongezeko la urefu wa chemchemi (x) = 10 cm = mita 0,1
Nguvu (F) = 50 Newton
Aliuliza : nishati ya uwezo wa elastic ya chemchemi ili kunyoosha chemchemi hadi sentimita 12 au mita 0,12.
Jawab :
Kigezo cha chemchemi ni:
k = F / x = 50 / 0,1 = Newton 500/mita
Chemchemi inayotumika ni ile ile, kwa hivyo kigezo cha chemchemi kilichopatikana katika hesabu iliyopita kinatumika kuhesabu nishati ya uwezo wa elastic ya chemchemi ili kunyoosha chemchemi kwa mita 0,12.
EP = ½ kx² = ½ (500)(0,12)² = (250)(0,0144) = 3,6 Jouli.

3. Grafu iliyo hapa chini inaonyesha uhusiano kati ya nguvu (F) na ongezeko la urefu wa chemchemi (x). Ikiwa chemchemi imepotoshwa kwa sentimita 10, basi nishati ya uwezo wa elastic ya chemchemi ni…

Majadiliano
Inajulikana :
Nguvu (F) = 5 Newton
Ongezeko la urefu wa chemchemi (x) = 2 cm = mita 0,02
Aliuliza : nishati inayowezekana ya chemchemi ikiwa chemchemi imepotoshwa kwa sentimita 10 au mita 0,1.
Jawab :
Kigezo cha majira ya kuchipua:
k = F / x = 5 / 0,02 = Newton 250/mita
Nishati inayowezekana ya chemchemi ikiwa chemchemi imepotoshwa kwa mita 0,1:
EP = ½ kx² = ½ (250)(0,1)² = (125)(0,01) = 1,25 Jouli.

Nishati Inayoweza Kunyumbulika
4. Chemchemi hupewa mzigo wa kilo 2 kama inavyoonyeshwa kwenye mchoro ufuatao. Ikiwa chemchemi inapata ongezeko la urefu wa sentimita 5 na kuongeza kasi kutokana na mvuto dunia 10 ms^-2, basi nishati ya uwezo wa elastic ya chemchemi ni...
A. 4,0 J
B. 3,0 J
C. 2,5 J
D. 1,0 J
E. 0,5 J
Majadiliano
Inajulikana :
Ongezeko la urefu (Δx) = 5 cm = mita 0,05
Kuongeza kasi kutokana na mvuto (g) = 10 m/s²
Uzito wa mzigo (m) = kilo 2
Uzito wa mzigo (w) = mg = (2)(10) = 20 Newton
Aliuliza Nishati inayowezekana ya mpira?
Jawab :
Kwanza, hesabu kigezo cha elastic cha chemchemi kwa kutumia fomula ya sheria ya Hooke:
k = w / Δx = 20 / 0,05 = 400 N/m
Nishati ya uwezo wa elastic ya chemchemi ni:
EP = ½ k Δx² = ½ (400)(0,05)² = (200)(0,0025)
EP = Joule 0,5
Jibu sahihi ni E.

5. Ili kunyoosha chemchemi ya sentimita 5, nguvu ya N 20 inahitajika. Nishati inayowezekana ya chemchemi inaponyooka sentimita 10 ni…
A. Joule 2
B. 4 Joule
C. 20 Joule
D. Jouli 50
E. 100 Joule
Majadiliano
Inajulikana :
Ongezeko la urefu (Δx) = 5 cm = mita 0,05
Nguvu (F) = 20 Newton
Aliuliza EP ya chemchemi wakati chemchemi inaenea sentimita 10?
Jawab :
Kigezo cha majira ya kuchipua:
k = F / Δx = 20 / 0,05 = 400 N/m
Nishati inayowezekana ya chemchemi wakati Δx = 10 cm = mita 0,1:
EP = ½ k Δx² = ½ (400)(0,1)² = (200)(0,01)
EP = Joule 2
Jibu sahihi ni A.