สูตรสำหรับกฎการอนุรักษ์พลังงานกล พลังงานศักยภาพของสปริง เครื่องจักรกลอย่างง่าย

ตัวอย่างคำถามและสูตรสำหรับกฎการอนุรักษ์พลังงานกล พลังงานศักยภาพของสปริง และเครื่องจักรกลอย่างง่าย

กฎการอนุรักษ์พลังงานกล

1. วัตถุมีพลังงานกลคงที่ พลังงานจลน์เพิ่มขึ้น และพลังงานศักย์โน้มถ่วงลดลง วัตถุอยู่ในสถานะใด…

1. เส้นผ่านศูนย์กลาง
2. เลื่อนขึ้น
3. เลื่อนลง
4. เคลื่อนที่ขึ้นอย่างรวดเร็ว

การอภิปราย
ยิ่งพลังงานจลน์มากเท่าไร ความเร็วของวัตถุก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น และยิ่งพลังงานศักย์โน้มถ่วงน้อยเท่าไร ความสูงของวัตถุเหนือพื้นดินก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นเมื่อวัตถุเคลื่อนที่จากความสูงระดับหนึ่งลงสู่พื้นดิน

ความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วและพลังงานจลน์แสดงได้ด้วยสูตรพลังงานจลน์:
EK = ½ มิลลิโวลต์²
คำอธิบายสูตร: EK = พลังงานจลน์, m = มวล, v = ความเร็ว

ความสัมพันธ์ระหว่างความสูงและพลังงานศักย์โน้มถ่วงแสดงได้ด้วยสูตรพลังงานศักย์โน้มถ่วง:
EP = mgh
คำอธิบายสูตร: EP = พลังงานศักย์โน้มถ่วง, m = มวล, g = ความเร่งโน้มถ่วง, h = ความสูง
คำตอบที่ถูกต้องคือ C.

เครื่องจักรอย่างง่าย
2. อัตราส่วนของความยาว a และ b ในแผนภาพของเครื่องจักรกลอย่างง่ายคือ a : b = 1 : 2,2 ค่าต่ำสุดของแรง F ที่ใช้ยกน้ำหนัก B 330 นิวตัน คือ… นิวตัน

1. 100
2. 150
3. 2200
4. 7260

การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
ความยาว a = แขนรับน้ำหนัก (l)_B) = 1
ความยาว b = แขนแรง (l_F) = 2,2
แรงน้ำหนัก (w) = 330 นิวตัน
ถาม: แรงงัด (F)
คำตอบ :
สูตรสำหรับความได้เปรียบเชิงกลของเครื่องจักรแบบคานอย่างง่าย:
KM = w / F = l_F / ล_B
ข้อสังเกต:
KM = ข้อได้เปรียบเชิงกล, w = แรงโน้มถ่วง, F = คานงัด, l_F = แขนแรง, l_B = แขนรับน้ำหนัก
 
w / F = l_F / ล_B
330 / F = 2,2 / 1
330 / F = 2,2
330 / 2,2 = F
F = 150 นิวตัน
คำตอบที่ถูกต้องคือ B.

3. ดูรูปด้านข้าง นักเรียนคนหนึ่งเคลื่อนวัตถุจากจุด A ไปยังจุด B ด้วยแรง F ดังแสดงในรูป ถ้าไม่คิดแรงเสียดทานระหว่างวัตถุกับพื้นกระดานแล้ว ค่าความได้เปรียบเชิงกลของการกระทำนี้คือ…

1. 4
2. 5/3
3. 5/4
4. 3/4

การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
ความสูงของพื้นเอียง (y) = 4 เมตร – 1 เมตร = 3 เมตร
ความยาวของพื้นที่ราบ (x) = 4 เมตร
ถาม: ข้อได้เปรียบเชิงกล (MC) ของระนาบเอียง
คำตอบ :
คำนวณความยาวของพื้นเอียงโดยใช้สูตรพีทาโกรัส:
R = √3²+4² = √9+16 = √25 = 5 เมตร
ข้อดีเชิงกลของพื้นเอียง:
KM = R / y
กิโลเมตร = 5 เมตร / 3 เมตร
KM = 5/3
คำตอบที่ถูกต้องคือ B.

พลังงานศักย์ฤดูใบไม้ผลิ

4. สนามกระโดดน้ำใช้ฐานที่มีสปริงเพื่อสร้างแรงผลักขึ้นด้านบนให้แก่นักกีฬาเพื่อเริ่มต้นการกระโดด เมื่อนักกีฬากระโดดขึ้นไปบนฐานด้วยแรง 500 นิวตัน สปริงจะหดลง 4 เซนติเมตร ปริมาณพลังงานศักย์ที่สปริงให้เพื่อผลักดันนักกีฬาคือ…

1. 20 จูล
2. 10 จูล
3. 5 จูล
4. 2 จูล

การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
แรง (F) = 500 นิวตัน
การเปลี่ยนแปลงความยาวของสปริง (Δx) = 4 ซม. = 0,04 ม.
ถาม: พลังงานศักยภาพฤดูใบไม้ผลิ
คำตอบ :
ขั้นแรก คำนวณค่าคงที่ความยืดหยุ่นของสปริงโดยใช้สูตรกฎของฮุค:
k = F / Δx = 500 N / 0,04 m = 12500 N/m
พลังงานศักย์ยืดหยุ่นของสปริงคือ:
EP = ½ k Δx² = ½ (12500)(0,04)² = (6250)(0,0016)
EP = 10 จูล
คำตอบที่ถูกต้องคือ B.

ที่มาของคำถาม:

คำถามวิชาฟิสิกส์ระดับมัธยมต้นจาก OSN