1. Một vật có khối lượng 2 kg được gắn vào một lò xo. Nếu độ giãn của lò xo là 4 cm, hãy xác định thế năng của lò xo đàn hồi . Gia tốc trọng trường là 10 m/ s².
Đã biết:
Khối lượng (m) = 2 kg
Gia tốc trọng trường (g) = 10 m/ s²
Trọng lượng (w) = mg = (2)(10) = 20 N
Độ giãn dài (x) = 4 cm = 0.04 m
Cần tìm: Thế năng của lò xo đàn hồi
Giải pháp:
Công thức của định luật Hooke :
F = kx
F = lực, k = hằng số lò xo, x = độ thay đổi chiều dài của lò xo
Hằng số lò xo:
k = w / x = 20 / 0.04 = 500 N/m
Thế năng của lò xo đàn hồi:
PE = ½ kx 2 = ½ (500)(0.04) 2 = (250)(0.0016) = 0.4 Joule
Giải pháp thay thế:
PE = ½ kx 2 = ½ (w / x) x 2 = ½ wx = ½ mgx
w = trọng lượng, m = khối lượng, x = độ thay đổi chiều dài của lò xo
PE = ½ (2)(10)(0.04) = (10)(0.04) = 0.4 Joule.
2. Lò xo bị kéo giãn bởi lực F = 50 N có độ giãn là 10 cm. Hỏi thế năng của lò xo đàn hồi là bao nhiêu nếu độ giãn của lò xo là 12 cm?
Đã biết:
Độ giãn dài (x) = 10 cm = 0.1 m
Lực (F) = 50 N
Cần tìm : Thế năng của lò xo đàn hồi
Giải pháp:
Hằng số lò xo:
k = F / x = 50 / 0.1 = 500 N/m
Năng lượng tiềm tàng của lò xo đàn hồi khi độ giãn của lò xo là 12 cm.
PE = ½ kx 2 = ½ (500)(0.12) 2 = (250)(0.0144) = 3.6 Joules.
3. Đồ thị của F theo x được thể hiện trong hình bên dưới. Năng lượng tiềm năng của lò xo đàn hồi là bao nhiêu nếu độ giãn của lò xo là 10 cm?
Đã biết:
Lực (F) = 5 N
Độ giãn của lò xo (x) = 2 cm = 0.02 m
Cần tìm: Thế năng của lò xo đàn hồi khi độ giãn của lò xo là 0.1 m.
Giải pháp:
Hằng số lò xo:
k = F / x = 5 / 0.02 = 250 N/m
Thế năng của lò xo đàn hồi khi độ giãn của lò xo là 0.1 m:
PE = ½ kx 2 = ½ (250)(0.1) 2 = (125)(0.01) = 1.25 Joules.
4. Một vận động viên nhảy lên một dụng cụ lò xo có trọng lượng 500 N, lò xo ngắn lại 4 cm. Xác định lượng thế năng cần thiết để tạo lực cho vận động viên.
A. 20 Joule
B. 10 Joule
C. 5 Joule
D. 2 Jun
Đã biết:
Lực (F) = 500 N
Độ thay đổi chiều dài của lò xo (Δx) = 4 cm = 0.04 m
Cần tìm: Thế năng của mùa xuân
Giải pháp:
Tính hằng số đàn hồi của lò xo bằng cách sử dụng phương trình định luật Hooke:
k = F / Δx = 500 N / 0.04 m = 12500 N/m
Thế năng đàn hồi của lò xo:
PE = ½ k Δx 2 = ½ (12500)(0.04) 2 = (6250)(0.0016)
Thế năng = 10 Joule
Câu trả lời đúng là B.
5. Khi treo một lò xo có khối lượng 500 gam, chiều dài của nó tăng thêm 5 cm. Hãy xác định hằng số đàn hồi và thế năng của lò xo .
Đã biết:
Khối lượng vật (m) = 500 gam = (500/1000) kg = 5/10 kg = 0.5 kg
Gia tốc (g) = 10 m/ s²
Khối lượng vật (w) = mg = (0.5 kg)(10 m/s² ) = 5 kg m/s² = 5 Newton
Độ thay đổi chiều dài của lò xo (Δx) = 5 cm = 0.05 m
Cần tìm: hằng số đàn hồi (k) và thế năng (PE)
Giải pháp:
Đầu tiên, tính hằng số lò xo bằng phương trình định luật Hooke:
k = w / Δx = 5 N / 0.05 m = 100 N/m
Độ đàn hồi tiềm năng của lò xo:
PE = ½ k Δx 2 = ½ (100)(0.05) 2 = (50)(0.0025)
Thế năng = 0.125 Joule
[wpdm_package id = '1179 ′]
- Các vấn đề và lời giải về công việc do lực thực hiện
- Các bài toán và lời giải về công và động năng
- Nguyên lý công - năng lượng cơ học, các vấn đề và lời giải.
- Các vấn đề và lời giải về thế năng hấp dẫn
- Năng lượng tiềm năng của lò xo đàn hồi: các vấn đề và lời giải.
- Các vấn đề về điện và giải pháp
- Ứng dụng định luật bảo toàn năng lượng cơ học cho chuyển động rơi tự do
- Ứng dụng định luật bảo toàn năng lượng cơ học cho chuyển động lên xuống trong chuyển động rơi tự do
- Ứng dụng định luật bảo toàn năng lượng cơ học cho chuyển động trên bề mặt cong.
- Ứng dụng định luật bảo toàn năng lượng cơ học cho chuyển động trên mặt phẳng nghiêng
- Ứng dụng định luật bảo toàn năng lượng cơ học cho chuyển động ném vật
