Αρχείο ετικέτας Διατήρηση ενέργειας

Φυσική Β Γυμνασίου Κεφάλαιο 5 – Ερώτηση 7

Συμπλήρωσε τις λέξεις που λείπουν από το παρακάτω κείμενο έτσι ώστε οι προτάσεις που προκύπτουν να είναι επιστημονικά ορθές:

Υπάρχουν διάφορες μορφές που όμως στο μικρόκοσμο ανάγονται σε δύο θεμελιώδεις. Αυτές είναι η ενέργεια και η ενέργεια. Η ενέργεια ποτέ δεν από το μηδέν και ποτέ δεν . Μπορεί να από τη μια μορφή στην άλλη, ή να από ένα σώμα σε άλλο.

 

Φυσική Β Γυμνασίου Κεφάλαιο 5 – Άσκηση 13

Δεδομένα
m=700kg

\upsilon=30m/s

\Delta x=40cm

Ζητούμενα
α) K_A=?

β) W_F=?

g) F=?

Μετατρέπουμε πρώτα όλα τα δεδομένα στο SI. Η μετατόπιση θα γίνει

\Delta x=40cm=0,4m

α) Πριν τη σύγκρουση το αυτοκίνητο έχει κινητική ενέργεια:

K_A=\frac{1}{2}m\upsilon^2=\frac{1}{2}700kg(30\frac{m}{s})^2=315.000J

\boxed{K_A=315.000J}

Θεωρούμε την αρχική θέση Α όπου το αυτοκίνητο φτάνει στην κολώνα με υ=30m/s και την τελική θέση Β όπου το αυτοκίνητο έχει μετατοπιστεί κατά Δx=40cm και έχει σταματήσει. Στη θέση Α το αυτοκίνητο έχει κινητική ενέργεια ΚΑ. Στη θέση Β, λόγω της αρχής διατήρησης της ενέργειας, όλη η ΚΑ έχει μετατραπεί σε θερμότητα μέσω του έργου της δύναμης F που ασκεί η κολώνα στο αυτοκίνητο.

β) Το έργο της δύναμης F, λοιπόν, θα είναι ίσο με την αρχική κινητική ενέργεια:

|W_F|=K_A=315.000J

\boxed{|W_F|=315.000J}

γ) Το έργο της F αφού είναι σταθερή βρίσκεται από τον τύπο

|W_F|=F\Delta x

\displaystyle F=\frac{|W_F|}{\Delta x}=\frac{315.000J}{0,4m}=787.500N

Επομένως η σταθερή δύναμη που ασκεί η κολώνα στο αυτοκίνητο θα είναι \boxed{F=787.500N}.

Σημείωση: Το απόλυτο |WF| το βάζουμε επειδή η δύναμη F που ασκεί η κολώνα στο αυτοκίνητο είναι αντίρροπη με τη μετατόπιση και άρα το έργο της είναι αρνητικό W_F=-F\Delta x \Rightarrow |W_F|=F\Delta x. Πιο συγκεκριμένα, το έργο ισούται με τη μεταβολή της κινητικής ενέργειας, άρα W_F=\cancelto{0}{K_B}-K_A=-K_A και καταλήγουμε στο ίδιο αποτέλεσμα.

Φυσική Β Γυμνασίου Κεφάλαιο 5 – Άσκηση 12

Δεδομένα
m=900kg

\upsilon=20m/s

T=9.000N

Ζητούμενα
α) K_A=?

β)

g) \Delta x=?

α) Η κινητική ενέργεια του αυτοκινήτου στη θέση Α πριν το φρενάρισμα είναι

K_A=\frac{1}{2}m\upsilon^2=\frac{1}{2}900kg(20\frac{m}{s})^2=180.000J

\boxed{K_A=180.000J}

β) Η κινητική ενέργεια του αυτοκινήτου με το φρενάρισμα μετατρέπεται σε θερμότητα μέσω του έργου της τριβής.

γ) Το έργο της τριβής λοιπόν θα είναι ίσο με την αρχική κινητική ενέργεια:

|W_T|=K_A

T\cdot \Delta x=K_A

\displaystyle \Delta x=\frac{K_A}{T}=\frac{180.000J}{9.000N}=20m

Επομένως το αυτοκίνητο θα ολισθήσει \boxed{\Delta x=20m}.

 

Σημείωση: Το απόλυτο το βάζουμε επειδή η τριβή είναι αντίρροπη με τη μετατόπιση και άρα το έργο της είναι αρνητικό W_T=-T\Delta x. Πιο συγκεκριμένα, το έργο ισούται με τη μεταβολή της κινητικής ενέργειας, άρα

W_T=\cancelto{0}{K_B}-K_A

-T\cdot \Delta x=-K_A

και καταλήγουμε στο ίδιο αποτέλεσμα.