تمارين على الطاقة الكامنة والحركية

ادرس الطاقة الحركية والمحتملة من خلال قائمة التمارين التي تم حلها والتي أعدتها لك Toda Matter. تخلص من شكوكك بقرارات خطوة بخطوة واستعد لأسئلة ENEM وامتحان القبول.

السؤال رقم 1

في السوق ، يقوم عاملان بتحميل شاحنة لنقل الخضار. تتم العملية على النحو التالي: يقوم العامل 1 بإزالة الخضار من الكشك وحفظها في صندوق خشبي. بعد ذلك ، يرمي الصندوق ، ويجعله ينزلق على الأرض ، باتجاه العامل 2 الموجود بجانب الشاحنة ، المسؤول عن تخزينه على الجسم.

يقوم العامل 1 برمي الصندوق بسرعة ابتدائية 2 م / ث وتؤدي قوة الاحتكاك وظيفة مقياس تساوي -12 ج. وزن الصندوق الخشبي مع مجموعة الخضار 8 كجم.
في ظل هذه الظروف ، من الصحيح القول بأن السرعة التي يصل بها الصندوق إلى العامل 2 هي

أ) 0.5 م / ث.
ب) 1 م / ث.
ج) 1.5 م / ث.
د) 2 م / ث.
ه) 2.5 م / ث.

انظر للاجابة

الإجابة الصحيحة: ب) 1 م / ث

عمل القوى المؤثرة على الجسم يساوي التغير في طاقة ذلك الجسم. في هذه الحالة ، الطاقة الحركية.

التغيير في الطاقة الحركية هو الطاقة الحركية النهائية مطروحًا منها الطاقة الحركية الأولية.

من البيان ، لدينا أن العمل هو - 16 J.

السرعة التي يصل بها الصندوق إلى العامل 2 هي السرعة النهائية.

حل Vf

لذلك ، فإن السرعة التي يصل بها الصندوق إلى العامل 2 هي 1 م / ث.

السؤال 2

في مخزن الحبوب المعبأ في أكياس ، يوجد رف كبير بأربعة أرفف بارتفاع 1.5 متر يخزن البضائع التي سيتم شحنها. لا يزال على الأرض ستة أكياس من الحبوب تزن كل منها 20 كجم موضوعة على منصة نقالة خشبية ، يتم تجميعها بواسطة رافعة شوكية. كل منصة نقالة لها كتلة 5 كجم.

بالنظر إلى أن تسارع الجاذبية يساوي 10 م / ث² ، فإن أكياس التثبيت بالإضافة إلى البليت كجسم وبغض النظر عن أبعادها والطاقة جهد الجاذبية المكتسب بواسطة مجموعة البليت بالإضافة إلى أكياس الحبوب ، حيث تغادر الأرض ويتم تخزينها في الطابق الرابع من الرف ، تمثل

أ) 5400 ج.
ب) 4300 ج.
ج) 5625 ج.
د) 7200 ج.
هـ) 7500 ج.

انظر للاجابة

الإجابة الصحيحة: ج) 5625 ج

إن طاقة الجاذبية الكامنة للجسم هي ناتج كتلة ذلك الجسم ، ومقدار التسارع بسبب الجاذبية وارتفاعه بالنسبة إلى الأرض.

حساب الكتلة

نظرًا لأن كل كيس من الحبوب يبلغ وزنه 20 كجم والبليت 5 كجم ، فإن المجموعة تحتوي على:

20.6 + 5 = 120 + 5 = 125 كجم

الإرتفاع

تتكون خزانة الكتب من 4 طوابق بمساحة 1.5 متر وسيتم تخزين المجموعة في الطابق الرابع. سيكون ارتفاعه 4.5 متر من الأرض ، كما هو موضح في الرسم. لاحظ أن المجموعة ليست في الطابق الرابع ولكن في الطابق الرابع.

هكذا:

ستكون الطاقة المكتسبة بواسطة المجموعة 5625 ج.

السؤال 3

الزنبرك الذي يبلغ طوله 8 سم عند السكون يتلقى حمولة مضغوطة. يوضع جسم كتلته 80 جم فوق الزنبرك ويقل طوله إلى 5 سم. بالنظر إلى تسارع الجاذبية بمقدار 10 م / ث² ، حدد:

أ) القوة المؤثرة على الزنبرك.
ب) الثابت المرن للربيع.
ج) الطاقة الكامنة التي يخزنها الزنبرك.

انظر للاجابة

أ) تتوافق القوة المؤثرة على الزنبرك مع قوة الوزن التي تمارسها كتلة 80 جم.

يتم الحصول على وزن القوة من خلال حاصل ضرب الكتلة والتسارع بسبب الجاذبية. من الضروري أن تكتب الكتلة بالكيلوجرام.

80 جم = 0.080 كجم.

القوة المؤثرة على الزنبرك هي 0.80 نيوتن.

ب) في الاتجاه العمودي ، فقط قوة الوزن والقوة المرنة تعملان في اتجاهين متعاكسين. بمجرد أن تكون ثابتة ، تلغي القوة المرنة بقوة الوزن ، ولها نفس المعامل.

كان التشوه س 8 سم - 5 سم = 3 سم.

العلاقة التي توفر قوة الشد هي

حيث k هو الثابت المرن للربيع.

ج) تُعطى الطاقة الكامنة المخزنة في الزنبرك من خلال معادلة عمل القوة المرنة.

استبدال القيم في الصيغة والحساب ، لدينا:

في التدوين العلمي

السؤال 4

جسم كتلته 3 كجم يتساقط بحرية من ارتفاع 60 م. أوجد الطاقة الميكانيكية والحركية والطاقة الكامنة في الأوقات t = 0 و t = 1s. ضع في اعتبارك أن g = 10 m / s².

انظر للاجابة

الطاقة الميكانيكية هي مجموع الطاقة الحركية والطاقة الكامنة في كل لحظة.

لنحسب طاقات t = 0s.

الطاقة الحركية عند t = 0s.

عند t = 0 ، تكون سرعة الجسم صفرًا أيضًا ، حيث يتم التخلي عن الجسم ، تاركًا الراحة ، وبالتالي فإن الطاقة الحركية تساوي 0 جول.

الطاقة الكامنة عند t = 0s.

الطاقة الميكانيكية عند t = 0s.

لنحسب طاقات t = 1s.

الطاقة الحركية عند t = 1s.

أولاً ، من الضروري معرفة السرعة عند t = 1s.

لهذا ، سنستخدم وظيفة السرعة بالساعة لـ MUV (حركة متنوعة بشكل موحد).

أين،
هي السرعة الأولية ،
ال هي العجلة ، والتي ستكون في هذه الحالة تسارع الجاذبية ، g ،
ر هو الوقت بالثواني.

سرعة الحركة الأولية هي 0 ، كما رأينا بالفعل. تبدو المعادلة كما يلي:

باستخدام g = 10 و t = 1 ،

مما يعني أنه في غضون ثانية واحدة من السقوط ، تكون السرعة 10 م / ث والآن يمكننا حساب الطاقة الحركية.

الطاقة الكامنة لـ t = 1s.

لمعرفة الطاقة الكامنة عند t = 1s ، نحتاج أولاً إلى معرفة مدى ارتفاعها في هذه اللحظة. بعبارة أخرى ، إلى أي مدى تحولت. لذلك ، سوف نستخدم الدالة بالساعة لصفقات t = 1s.

أين، هي نقطة البداية للحركة ، والتي سنعتبرها 0.

لذلك ، عند t = 1s ، سيكون الجسم قد قطع 5 أمتار وسيكون ارتفاعه بالنسبة إلى الأرض:

60 م - 5 م = 55 م

يمكننا الآن حساب الطاقة الكامنة لـ t = 1s.

حساب الطاقة الميكانيكية لـ t = 1s.

لاحظ أن الطاقة الميكانيكية هي نفسها ، أحاول أن تكون t = 0s كما في t = 1s. مع انخفاض الطاقة الكامنة ، زادت الخواص الحركية ، لتعويض الخسارة ، لأنه نظام محافظ.

السؤال 5

طفل يلعب على أرجوحة في حديقة مع والده. عند نقطة معينة ، يسحب الأب الأرجوحة ، ويرفعها إلى ارتفاع 1.5 متر بالنسبة لمكان السكون. كتلة الأرجوحة زائد الطفل تساوي 35 كجم. حدد السرعة الأفقية للتأرجح أثناء مروره في الجزء السفلي من المسار.

ضع في اعتبارك نظامًا متحفظًا حيث لا يوجد فقد للطاقة ويكون التسارع بسبب الجاذبية مساويًا لـ 10 م / ث².

انظر للاجابة

ستتحول كل الطاقة الكامنة إلى طاقة حركية. في اللحظة الأولى تكون الطاقة الكامنة

في اللحظة الثانية ، ستساوي الطاقة الحركية 525 J لأن كل الطاقة الكامنة تصبح حركية.

إذن ، السرعة الأفقية للجسم تساوي ، أو ما يقرب من 5.47 م / ث.

السؤال 6

(Enem 2019) في معرض العلوم ، سيستخدم الطالب قرص Maxwell (yo-yo) لإثبات مبدأ الحفاظ على الطاقة. يتكون العرض التقديمي من خطوتين:

الخطوة 1 - شرح أنه عندما ينزل القرص ، يتم تحويل جزء من طاقة وضع الجاذبية إلى طاقة حركية للترجمة وطاقة حركية للدوران ؛

الخطوة 2 - حساب الطاقة الحركية لدوران القرص عند أدنى نقطة في مساره ، بافتراض النظام المحافظ.

عند تحضير الخطوة الثانية ، اعتبر أن التسارع الناتج عن الجاذبية يساوي 10 م / ث² والسرعة الخطية لمركز كتلة القرص مهملة مقارنة بالسرعة الزاوية. ثم يقيس ارتفاع الجزء العلوي من القرص بالنسبة إلى الأرض عند أدنى نقطة في مساره ، ويأخذ 1/3 ارتفاع ساق اللعبة.

مواصفات حجم اللعبة أي الطول (L) والعرض (L) والارتفاع (H) أيضًا من كتلة قرصها المعدني ، وجدها الطالب في قصاصة الدليل المصور إلى إتبع.

المحتويات: قاعدة معدنية ، قضبان معدنية ، قضيب علوي ، قرص معدني.
الحجم (L × W × H): 300mm × 100mm × 410mm
كتلة القرص المعدني: 30 جم

نتيجة حساب الخطوة 2 ، بالجول ، هي:

انظر للاجابة

الجواب الصحيح: ب)

نريد تحديد الطاقة الحركية للدوران في الوقت 2 ، عندما يكون القرص في أدنى موضع له.

نظرًا لإهمال طاقة الترجمة ، وعدم وجود خسائر في الطاقة ، يتم تحويل كل طاقة وضع الجاذبية إلى طاقة حركية للدوران.

الطاقة الحركية للدوران عند أدنى نقطة في المسار = طاقة الجاذبية المحتملة عند أعلى نقطة في المسار.

يبلغ الارتفاع الإجمالي للمجموعة 410 ملم أو 0.41 متر. ارتفاع المسار انها نفس:

الكتلة 30 جم ، بالكيلوجرام ، 0.03 كجم.

حساب الطاقة الكامنة.

في التدوين العلمي ، لدينا

السؤال 7

(CBM-SC 2018) الطاقة الحركية هي طاقة ناتجة عن الحركة. كل ما يتحرك له طاقة حركية. لذلك ، تمتلك الأجسام المتحركة طاقة وبالتالي يمكن أن تسبب تشوهات. تعتمد الطاقة الحركية للجسم على كتلته وسرعته. لذلك ، يمكننا القول إن الطاقة الحركية هي دالة لكتلة الجسم وسرعته ، حيث تساوي الطاقة الحركية نصف كتلته مضروبة في تربيع سرعته. إذا أجرينا بعض الحسابات ، فسنجد أن السرعة تحدد زيادة في الطاقة الحركية أكبر بكثير من الكتلة ، لذلك يمكننا أن نستنتج أنه ستكون هناك إصابات أكبر بكثير لركاب السيارة المتورطة في حادث تصادم عالي السرعة مقارنة بمن هم في حادث تحطم السرعة المنخفضة ● السرعة.

ومن المعروف أن سيارتين تزن كل منهما 1500 كجم تصطدمان بنفس الحاجز. تبلغ سرعة السيارة أ 20 م / ث والمركبة ب 35 م / ث. ما هي السيارة التي ستكون أكثر عرضة لتصادم أكثر عنفاً ولماذا؟

أ) المركبة "أ" ، حيث إن سرعتها أعلى من سرعة السيارة "ب".
ب) المركبة "ب" ، حيث إن سرعتها ثابتة أعلى من سرعة المركبة "أ".
ج) المركبة "أ" ، حيث أن لها نفس كتلة السيارة "ب" ، إلا أنها تتمتع بسرعة ثابتة أعلى من السيارة "ب".
د) ستتأثر كلتا المركبتين بنفس الشدة.

انظر للاجابة

الإجابة الصحيحة: ب) المركبة "ب" ، حيث تكون سرعتها ثابتة أعلى من سرعة المركبة "أ".

كما يقول البيان ، تزداد الطاقة الحركية مع مربع السرعة ، لذلك تنتج السرعة الأعلى طاقة حركية أكبر.

على سبيل المقارنة ، حتى لو لم يكن من الضروري الإجابة على المشكلة ، فلنحسب طاقات سيارتين ونقارنها.

سيارة أ

سيارة ب

وهكذا ، نرى أن الزيادة في سرعة السيارة B تؤدي إلى طاقة حركية أكبر بثلاث مرات من طاقة السيارة A.

السؤال 8

(Enem 2005) لاحظ الوضع الموصوف في الشريط أدناه.

بمجرد أن يطلق الصبي السهم ، هناك تحول من نوع واحد من الطاقة إلى نوع آخر. التحول ، في هذه الحالة ، هو الطاقة

أ) المرونة الكامنة في طاقة الجاذبية.
ب) الجاذبية إلى طاقة كامنة.
ج) القدرة المرنة في الطاقة الحركية.
د) حركية الطاقة الكامنة المرنة.
ه) الجاذبية إلى طاقة حركية

انظر للاجابة

الإجابة الصحيحة: ج) الجهد المرن في الطاقة الحركية.

1 - يخزن رامي السهام الطاقة في شكل الجهد المرن ، عن طريق تشويه القوس الذي سيكون بمثابة نابض.

2 - عند تحرير السهم ، تتحول الطاقة الكامنة إلى طاقة حركية عندما تدخل في الحركة.

السؤال 9

(Enem 2012) تسير سيارة ، في حركة موحدة ، على طول طريق مسطح ، عندما تبدأ في النزول منحدر يجعل السائق عليه السيارة دائمًا مواكبة لسرعة التسلق ثابت.

أثناء الهبوط ، ماذا يحدث للطاقات الكامنة والحركية والميكانيكية للسيارة؟

أ) تظل الطاقة الميكانيكية ثابتة ، لأن السرعة القياسية لا تتغير ، وبالتالي فإن الطاقة الحركية ثابتة.
ب) تزداد الطاقة الحركية ، مع انخفاض طاقة الجاذبية الكامنة وعندما ينقص أحدهما ، يزداد الآخر.
ج) تظل طاقة الجاذبية الكامنة ثابتة ، حيث لا يوجد سوى قوى محافظة تعمل على السيارة.
د) تتناقص الطاقة الميكانيكية ، حيث تظل الطاقة الحركية ثابتة ، بينما تتناقص طاقة وضع الجاذبية.
هـ) تظل الطاقة الحركية ثابتة حيث لا يوجد عمل يتم القيام به على السيارة.

انظر للاجابة

الإجابة الصحيحة: د) تقل الطاقة الميكانيكية حيث تظل الطاقة الحركية ثابتة بينما تقل طاقة وضع الجاذبية.

تعتمد الطاقة الحركية على الكتلة والسرعة ، لأنهما لا يتغيران ، تظل الطاقة الحركية ثابتة.

تنخفض الطاقة الكامنة لأنها تعتمد على الارتفاع.

تنخفض الطاقة الميكانيكية لأن هذا هو مجموع الطاقة الكامنة بالإضافة إلى الطاقة الحركية.

السؤال 10

(FUVEST 2016) هيلينا ، التي يبلغ وزنها 50 كجم ، تمارس الرياضة المتطرفة القفز بالمطاط. في التمرين ، يخرج من حافة جسر ، مع سرعة ابتدائية صفرية ، مرتبطًا بشريط مرن بطول طبيعي والثابت المرن k = 250 N / m. عندما يتم شد الرقعة بمقدار 10 أمتار عن طولها الطبيعي ، يكون معامل سرعة هيلينا كذلك

لاحظ واعتمد: تسارع الجاذبية: 10 م / ث². الشريط مرن تمامًا ؛ يجب تجاهل آثارها الجماعية والمشتتة.

أ) 0 م / ث
ب) 5 م / ث
ج) 10 م / ث
د) 15 م / ث
هـ) 20 م / ث

انظر للاجابة

الإجابة الصحيحة: أ) 0 م / ث.

من خلال الحفاظ على الطاقة ، تكون الطاقة الميكانيكية في بداية القفزة متساوية في نهاية القفزة.

في بداية الحركة

الطاقة الحركية تساوي 0 لأن السرعة الابتدائية تساوي 0.
الطاقة الكامنة المرنة هي 0 لأن الشريط المرن غير مشدود.

في نهاية الحركة

طاقة وضع الجاذبية هي 0 ، نسبة إلى الطول المحسوب في البداية.

يبدو توازن الطاقات الآن كما يلي:

بما أننا نريد السرعة ، فلنعزل الطاقة الحركية من جانب واحد من المساواة.

القيام بالحسابات

طاقة الجاذبية الكامنة

ع = 15 م من الطول الطبيعي للشريط + 10 م من الامتداد = 25 م.

الطاقة الكامنة المرنة

استبدال القيم في ميزان الطاقة لدينا:

نظرًا لأن الطاقة الحركية تعتمد فقط على الكتلة التي لم تتغير ، وعلى السرعة ، لدينا سرعة تساوي 0.

تحديد مع الحساب.

معادلة الطاقة الحركية بـ 0 ، لدينا:

لذلك ، عندما يتم شد الشريط بمقدار 10 أمتار عن طوله الطبيعي ، يكون معامل سرعة هيلينا 0 م / ث.

السؤال 11

(USP 2018) يتم تحرير جسمين من كتل متساوية ، في نفس الوقت ، من السكون ، من الارتفاع h1 والسفر على طول المسارات المختلفة (A) و (B) ، كما هو موضح في الشكل ، حيث x1> x2 و h1> h2 .

تأمل العبارات التالية:

أنا. الطاقات الحركية النهائية للأجسام في (أ) و (ب) مختلفة.
II. الطاقات الميكانيكية للأجسام ، قبل أن تبدأ في تسلق المنحدر مباشرة ، متساوية.
ثالثا. وقت إكمال الدورة التدريبية مستقل عن المسار.
رابعا. يصل الجسم في (ب) إلى نهاية المسار أولاً.
الخامس. العمل الذي تؤديه قوة الوزن هو نفسه في كلتا الحالتين.

صحيح فقط ما ورد فيه

ملاحظة واعتماد: تجاهل القوى المبددة.

أ) الأول والثالث.
ب) الثاني والخامس.
ج) الرابع والخامس.
د) الثاني والثالث.
ه) أنا و V.

انظر للاجابة

الإجابة الصحيحة: ب) II و V.

I - خطأ: نظرًا لأن الطاقات الأولية متساوية وقوى التبديد لا يتم أخذها في الاعتبار وأن الجسمين A و B ينزلان h1 ويصعدان h2 ، فإن الطاقة الكامنة فقط تتغير ، بالتساوي ، لكليهما.

II - CERTA: حيث يتم إهمال قوى التبديد ، مثل الاحتكاك عند السير في المسارات حتى بداية التسلق ، فإن الطاقات الميكانيكية متساوية.

III - خطأ: نظرًا لأن x1> x2 ، يسافر الجسم A في مسار "الوادي" ، الجزء السفلي ، بسرعة أكبر لفترة أطول. عندما يبدأ B في الصعود أولاً ، فإنه يفقد بالفعل طاقته الحركية ، مما يقلل من سرعته. ومع ذلك ، بعد التسلق ، يتمتع كلاهما بنفس السرعة ، لكن يحتاج الجسم B إلى السفر لمسافة أكبر ، ويستغرق وقتًا أطول لإكمال المسار.

رابعًا - خطأ: كما رأينا في III ، يصل الجسم B بعد A ، حيث يستغرق وقتًا أطول لإكمال الطريق.

V - RIGHT: نظرًا لأن قوة الوزن تعتمد فقط على الكتلة ، وتسارع الجاذبية ، وفرق الارتفاع أثناء الرحلة ، وهما متساويان لكليهما ، فإن الشغل الذي تؤديه قوة الوزن هو نفسه لكليهما.

تستمر في التدرب معها تمارين الطاقة الحركية.

قد تكون مهتمًا به

• الطاقة الكامنة
• طاقة الجاذبية الكامنة
• الطاقة الكامنة المرنة