Энергияи эҳтимолӣ - мушкилот ва роҳҳои ҳал

Энергияи эҳтимолӣ - мушкилот ва роҳҳои ҳал

Энергияи потенсиалии ҷозиба

1. Энергия 4900 Ҷоул барои баланд бардоштани ҷисми дорои массаи 50 кг ба баландии h сарф шудааст. Баландии h чанд аст? Шитоб аз ҳисоби қувваи ҷозиба (g) = 9.8 мс ^-2.

Маълум:

Тағйирёбии энергияи потенсиалӣ (ΔPE) = 4900 Ҷоул

Массаи ашё (м) = 50 кг

Шитоб аз ҳисоби қувваи ҷозиба (g) = 9.8 м/ ^с2

Дархостшуда: баландӣ (Δh)

Ҳал:

ΔPE = мг Δh

4900 = (50)(9.8) Δh

4900 = 490 Δh

Δh = 10 метр

Энергияи потенсиалии пружинӣ

2. Графики зер робитаи байни қувва (F) ва x (тағйирёбии дарозӣ)-и пружинаро нишон медиҳад. Агар тағирёбии дарозии пружин 8 см бошад, энергияи потенсиалии пружин чанд аст?

Маълум:

Қувва (F) = 2 Нютон

Тағйирёбии дарозӣ 1 (x) = 1 см = 1/100 м = 0.01 м

Тағйирёбии дарозӣ 2 = 8 см = 8/100 м = 0.08 м

Дархост: Энергияи потенсиалии пружинӣ

Ҳал:

Доимии баҳорӣ:

Энергияи потенсиалии пружинӣ:

∆PE = 1/2 ^kx2

∆PE = 1/2 (200 Н/м)(0.08 м) ²

∆PE = (100 Н/м)(0.0064 ^м² )

∆PE = 0.64 Нм

3. Бар асоси ҷадвали зер, F = вазни ашё, ∆L = тағирёбии дарозии пружин. Коре, ки бо пружин анҷом дода мешавад, чӣ қадар аст, пас тағирёбии дарозии пружин 10 см аст.

Маълум:

Тағйирёбии дарозии пружинӣ (∆L) = 10 см = 0.1 м

Дархост: Коре, ки дар фасли баҳор анҷом дода мешавад

Ҳал:

Доимии баҳорӣ:

k = F / ∆x = 20 Н / 0.04 м = 500 Н/м

k = F / ∆x = 30 Н / 0.06 м = 500 Н/м

k = F / ∆x = 40 Н / 0.08 м = 500 Н/м

Константаи пружинӣ 500 Н/м аст

Кор дар пружинӣ анҷом дода мешавад, бинобар ин тағйирёбии дарозии пружинӣ 10 см аст:

Вт = 1/2 к ∆Л ² = 1/2 (500 Н/м)(0.1 м) ² = (250 Н/м)(0.01 м ² ) = 2.5 Н м = 2.5 Ҷоул.

4. Графики зер робитаи байни қувва (F) ва тағйирёбии дарозӣ (x)-ро нишон медиҳад. Энергияи потенсиалии пружинӣ, ки дар асоси графики зер нишон дода шудааст, чист?

Маълум:

F = 40 Нютон

Δx = 0.08 м

Маводи зарурӣ: энергияи потенсиалии пружинӣ

Ҳал:

Доимии баҳорӣ:

k = F / Δx

Энергияи потенсиалии пружинӣ:

PE = ½ k Δx ² = ½ (F/Δx) Δx ² = ½ F Δx

PE = ½ (40) (0.08) = (20) (0.08) = 1.6 Ҷоул

1. Энергияи потенсиалӣ чист?
   • ҷавобЭнергияи потенсиалӣ энергияест, ки объект аз сабаби мавқеъ ё ҳолати худ дорад. Ин энергияест, ки қобилияти кор карданро дорад, аммо дар айни замон ҳаракатро ба вуҷуд намеорад.
2. Энергияи потенсиалии ҷозиба чӣ гуна аз баландӣ вобаста аст?
   • ҷавобЭнергияи потенсиалии ҷозиба ба баландии объект аз нуқтаи истинод мустақиман мутаносиб аст. Формула PE аст.$=mgh$, ки дар он PE энергияи потенсиалӣ аст, $m$ масса аст, $g$ шитоби ҷозиба аст ва $h$ баланд аст.
3. Чаро гуфта мешавад, ки пружинаи дарозшуда ё фишурдашуда энергияи потенсиалӣ дорад?
   • ҷавобВақте ки пружин аз мавқеи мувозинати худ кашида ё фишурда мешавад, он энергияро захира мекунад. Ин энергия ҳангоми баргаштан ба ҳолати мувозинатии пружин қобилияти кор карданро дорад. Ин энергияи захирашуда энергияи потенсиалии эластикӣ номида мешавад.
4. Агар дар майдони ҷозиба ба ду баробар баландии аввалаи объект бардошта шавад, энергияи потенсиалии он чӣ гуна тағйир меёбад?
   • ҷавобАгар объект ду баробар баландии аслии худро баланд кунад, энергияи потенсиалии ҷозибаи он ду баробар меафзояд. Ин аз он сабаб аст, ки энергияи потенсиалӣ аз баландии хаттӣ вобаста аст.
5. Оё имкон дорад, ки ягон объект энергияи потенсиалии манфӣ дошта бошад? Шарҳ диҳед.
   • ҷавобБале, энергияи потенсиалӣ вобаста ба интихоби нуқтаи истинод метавонад манфӣ бошад. Масалан, дар масъалаҳои энергияи потенсиалии ҷозиба, мо аксар вақт заминаро ҳамчун дорои энергияи потенсиалии сифр муқаррар мекунем. Агар объект дар зери ин нуқтаи истинод бошад (масалан, дар чоҳ), энергияи потенсиалии он нисбат ба истиноди интихобшуда манфӣ хоҳад буд.
6. Чӣ тавр энергияи потенсиалӣ бо энергияи кинетикӣ дар системаи пӯшида алоқаманд аст?
   • ҷавобДар системаи пӯшидае, ки қувваҳои беруна надорад, энергияи умумӣ (кинетикӣ + потенсиал) доимӣ мемонад. Ин принсип ба нигоҳдории энергия асос ёфтааст. Ҳангоми афзоиши энергияи потенсиалӣ, энергияи кинетикӣ кам мешавад ва баръакс.
7. Вақте ки себ аз дарахт меафтад, бо энергияи потенсиалии ҷозибаи он чӣ мешавад?
   • ҷавоб: Ҳангоми афтидани себ, энергияи потенсиалии ҷозибаи он кам мешавад, зеро он ба Замин наздиктар мешавад. Ин энергияи потенсиалии гумшуда ба энергияи кинетикӣ табдил меёбад, ки себро ҳангоми афтидан тезтар ҳаракат медиҳад.
8. Чаро маятник дар авҷи гардиши худ аз ҳама бештар энергияи потенсиалӣ дорад?
   • ҷавобДар авҷи гардиши худ, маятник нисбат ба мавқеи оромиаш дар нуқтаи баландтарини худ қарор дорад. Ин маънои онро дорад, ки он баландии максималӣ ва аз ин рӯ, энергияи потенсиалии ҷозибаи максималиро дорад. Ҳангоми ба поён гардиш кардан, ин энергия ба энергияи кинетикӣ табдил меёбад.
9. Оё объект метавонад энергияи потенсиалӣ дошта бошад, ҳатто агар он дар майдони ҷозиба набошад?
   • ҷавобБале. Энергияи потенсиалӣ танҳо ба майдонҳои ҷозиба хос нест. Масалан, пружинаи фишурдашуда дар истгоҳи кайҳонӣ (ки дар он таъсири ҷозибавӣ минималӣ аст) то ҳол энергияи потенсиалии эластикӣ дорад. Ба ҳамин монанд, зарядҳо дар майдони электрикӣ энергияи потенсиалии электрикӣ доранд.

10. Массаи объект чӣ гуна ба энергияи потенсиалии ҷозибаи он таъсир мерасонад?

    • ҷавобЭнергияи потенсиалии ҷозиба ба массаи объект мустақиман мутаносиб аст. Агар массаи объектро ду баробар зиёд кунем, энергияи потенсиалии ҷозибаи он (дар ҳамон баландӣ) низ ду баробар зиёд мешавад.