Physics
📄 اطبع pdf
00971504825082
طاقة الوضع
طاقة الوضع
طاقة الوضع الجذبية - طاقة الوضع المرونية
📖 مقدمة
طاقة الوضع (Potential Energy) هي الطاقة التي يختزنها الجسم نتيجة موضعه أو تركيبه.
هناك أنواع مختلفة من طاقة الوضع، منها:
- طاقة الوضع الجذبية (Gravitational Potential Energy): الطاقة المخزونة في جسم بسبب ارتفاعه عن سطح الأرض.
- طاقة الوضع المرونية (Elastic Potential Energy): الطاقة المخزونة في الأجسام المرنة مثل الزنبركات عند ضغطها أو شدها.
سوف ندرس نوعين منها وهي طاقة الوضع الجذبية وطاقة الوضع المرونية.
🔹 طاقة الوضع الجذبية (Gravitational Potential Energy)
\[ GPE = U_G = m \cdot g \cdot h \]
طاقة الوضع الجذبية هي الطاقة التي يختزنها جسم نتيجة موضعه من مستوى إسناد صفري.
يرمز لطاقة الوضع الجذبية بالرموز التالية: \[(GPE) \;\;\; (UG)\] وتقدر بوحدة الجول \[(J)\].
📊 التجربة 1: دراسة اعتماد طاقة الوضع الجذبية على الارتفاع
غير ارتفاع الجسم مع بقاء الكتلة ومجال الجاذبية ثابت وحدد كل مرة طاقة الوضع الجذبية.
طاقة الوضع \[ GPE = U (J) \]
الارتفاع \[ h (m) \]
مجال الجاذبية \[ g (m/s^2) \]
الكتلة \[ m (kg) \]
رقم المحاولة
200 J
10 m
\( g = 10 m/s^2 \)
\( m = 2 kg \)
1
ماذا تستنتج؟
\[..............................................................\]
الاستنتاج الصحيح:
طاقة الوضع الجذبية تتناسب طردياً مع الارتفاع. عندما يزيد الارتفاع تزيد طاقة الوضع الجذبية.
\[ U_G \propto h \]
📊 التجربة 2: دراسة اعتماد طاقة الوضع الجذبية على كتلة الجسم
غير كتلة الجسم مع بقاء الارتفاع ومجال الجاذبية ثابت وحدد كل مرة طاقة الوضع الجذبية.
طاقة الوضع \[ GPE = U (J) \]
الكتلة \[ m (kg) \]
مجال الجاذبية \[ g (m/s^2) \]
الارتفاع \[ h (m) \]
رقم المحاولة
200 J
2 kg
\[ g = 10 m/s^2 \]
\[ h = 10 m \]
1
ماذا تستنتج؟
\[..............................................................\]
الاستنتاج الصحيح:
طاقة الوضع الجذبية تتناسب طردياً مع كتلة الجسم. عندما تزيد الكتلة تزيد طاقة الوضع الجذبية.
\[ U_G \propto m \]
📊 التجربة 3: دراسة اعتماد طاقة الوضع الجذبية على مجال الجاذبية
غير مجال الجاذبية مع بقاء الارتفاع والكتلة ثابت وحدد كل مرة طاقة الوضع الجذبية.
طاقة الوضع \[ GPE = U (J) \]
مجال الجاذبية\[ g (m/s^2) \]
الكتلة \[ m (kg) \]
الارتفاع \[ h (m) \]
رقم المحاولة
200 J
10 m/s²
\( m = 2 kg \)
\( h = 10 m \)
1
ماذا تستنتج؟
\[..............................................................\]
الاستنتاج الصحيح:
طاقة الوضع الجذبية تتناسب طردياً مع مجال الجاذبية. عندما يزيد مجال الجاذبية تزيد طاقة الوضع الجذبية.
\[ U_G \propto g \]
\[ GPE = m \cdot g \cdot h \]
\[1 \star\]
برميل نفط كتلته 100 كيلوجرام يمتلك طاقة وضع مقدارها
\[2900\;j\]
فإن ارتفاع البرميل عن سطح الأرض يعادل
\[g=9.81\frac{m}{s^2}\]
اختر الإجابة الصحيحة
Ah=2.25 m
Bh=2.95 m
Ch=1.58 m
Dh=1.96 m
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
الحل:
\[ m = 100 kg, \quad U_G = 2900 J, \quad g = 9.81 m/s^2 \]
\[ h = \frac{U_G}{m \cdot g} = \frac{2900}{100 \times 9.81} = 2.956 \approx 2.95 m \]
الإجابة الصحيحة: B) h=2.95 m
\[2 \star\]
كم يكون التغير في طاقة الوضع للوح خشبي كتلتة 30 كيلوجرام مرفوع فوق رأس الرجل على ارتفاع 2.2 متر ويتحرك به مسافة 12 متر نحو اليمين \[g=9.81\frac{m}{s^2}\]
أختر الإجابة الصحيحة
A∆ PEG=435.7 J
B∆ PEG= 647.5 J
C∆ PEG=2884.1 J
D∆ PEG=0 J
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
الحل:
طاقة الوضع الجذبية تعتمد على الارتفاع فقط. عند الحركة الأفقية لا يتغير الارتفاع.
\[ \Delta h = 0 \Rightarrow \Delta U_G = 0 J \]
الإجابة الصحيحة: D) ∆ PEG=0 J
🔹 طاقة الوضع المرونية (Elastic Potential Energy)
طاقة الوضع المرونية هي الطاقة المخزنة داخل الأجسام المرنة مثل الزنبركات عند ضغطها أو شدها.
يرمز لطاقة الوضع المرونية بالرمز \[(PEs \;\; أو \;\; Us)\] وتقدر بوحدة الجول.
إذا أثرنا بقوة شد على زنبرك فإن الزنبرك سوف يستطيل. هذا الشغل قد تحول إلى طاقة وضع مرونية.
كلما زدنا من قوة الشد تزداد الاستطالة وتزداد طاقة الوضع للزنبرك.
📊 محاكاة قانون هوك - معمل الفيزياء التفاعلي
في هذه المحاكاة علق كتل مختلفة في النابض وحدد الإزاحة كل مرة واملأ البيانات في الجدول التالي.
الكتل المستخدمة: \[m_1=10 g,\; m_2=20 g,\; m_3=60 g,\; m_4=30 g\]
طاقة الوضع
\[PEs = \frac{1}{2}k(ΔL)^2 (J)\]
الاستطالة
\[ΔL = L_2 - L_1 (m)\]
القوة
\[F = m \cdot g (N)\]
عجلة الجاذبية
\[g (m/s^2)\]
الكتلة
\[m (kg)\]
رقم المحاولة
\[PEs = .... J\]
\[F = .... N\]
\[10\]
\[0.01\]
1
\[PEs = .... J\]
\[F = .... N\]
\[10\]
\[0.02\]
2
\[PEs = .... J\]
\[F = .... N\]
\[10\]
\[0.06\]
3
\[PEs = .... J\]
\[F = .... N\]
\[10\]
\[0.03\]
4
📐 حساب ثابت هوك من المنحنى البياني
ثابت هوك (k) يساوي ميل الخط البياني (القوة ÷ الإزاحة)
أدخل قيمة ثابت هوك المستنتج من المنحنى: N/m
📐 حساب طاقة الوضع المرونية
طاقة الوضع المرونية = المساحة المحصورة تحت المنحنى
\[ PEs = \frac{1}{2} F \cdot (ΔL) \]
احسب قيمة طاقة الوضع المرونية للكتلة الرابعة: J
📝 مثال محلول
تم رسم العلاقة بين قوة الشد والاستطالة لزنبركين أيهما أكثر صلابة؟
\[ k = \text{m} = \frac{F_2 - F_1}{L_2 - L_1} \]
كلما زاد الميل زادت قيمة ثابت هوك (k) وزيادة الثابت يعني أن الزنبرك أكثر صلابة.
إذن الزنبرك (A) أكثر صلابة من الزنبرك (B).
\[3 \star\]
نابض ثابت الصلابة له \[k=20 \frac{N}{m}\] فإن مقدار طاقة الوضع المرونة عندما يستطيل بمقدار \[0.4\;m\] تعادل
أختر الإجابة الصحيحة
A𝑃𝐸𝑆=4 J
B𝑃𝐸𝑆=1.6 J
C𝑃𝐸𝑆=2 J
D𝑃𝐸𝑆=2.4 J
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
الحل:
\[ k = 20 N/m, \quad ΔL = 0.4 m \]
\[ PEs = \frac{1}{2} k (ΔL)^2 = \frac{1}{2} \times 20 \times (0.4)^2 = 10 \times 0.16 = 1.6 J \]
الإجابة الصحيحة: B) 𝑃𝐸𝑆=1.6 J
Potential Energy
Gravitational Potential Energy - Elastic Potential Energy
📖 Introduction
Potential Energy is the energy stored in an object due to its position or configuration.
There are different types of potential energy, including:
- Gravitational Potential Energy: Energy stored in an object due to its height above the ground.
- Elastic Potential Energy: Energy stored in elastic objects such as springs when compressed or stretched.
We will study two types: Gravitational Potential Energy and Elastic Potential Energy.
🔹 Gravitational Potential Energy
\[ GPE = U_G = m \cdot g \cdot h \]
📊 Experiment 1: Effect of Height on Gravitational Potential Energy
Change the height while keeping mass and gravity constant.
Potential Energy \[ GPE = U (J) \]
Height \[ h (m) \]
Gravity \[ g (m/s^2) \]
Mass \[ m (kg) \]
Trial
200 J
10 m
\( g = 10 m/s^2 \)
\( m = 2 kg \)
1
What do you conclude?
\[..............................................................\]
Correct Conclusion:
Gravitational potential energy is directly proportional to height: \( U_G \propto h \)
📊 Experiment 2: Effect of Mass on Gravitational Potential Energy
Change the mass while keeping height and gravity constant.
Potential Energy \[ GPE = U (J) \]
Mass \[ m (kg) \]
Gravity \[ g (m/s^2) \]
Height \[ h (m) \]
Trial
200 J
2 kg
\[ g = 10 m/s^2 \]
\[ h = 10 m \]
1
What do you conclude?
\[..............................................................\]
Correct Conclusion:
Gravitational potential energy is directly proportional to mass: \( U_G \propto m \)
📊 Experiment 3: Effect of Gravity on Gravitational Potential Energy
Change gravity while keeping height and mass constant.
Potential Energy \[ GPE = U (J) \]
Gravity \[ g (m/s^2) \]
Mass \[ m (kg) \]
Height \[ h (m) \]
Trial
200 J
10 m/s²
\( m = 2 kg \)
\( h = 10 m \)
1
What do you conclude?
\[..............................................................\]
Correct Conclusion:
Gravitational potential energy is directly proportional to gravity: \( U_G \propto g \)
\[ GPE = m \cdot g \cdot h \]
\[1 \star\]
An oil barrel with mass 100 kg has potential energy of
\[2900\;J\]
What is the height? \[g=9.81\frac{m}{s^2}\]
Choose the correct answer
Ah=2.25 m
Bh=2.95 m
Ch=1.58 m
Dh=1.96 m
Click here for solution
Solution:
\[ h = \frac{U_G}{m \cdot g} = \frac{2900}{100 \times 9.81} = 2.956 \approx 2.95 m \]
Correct Answer: B) h=2.95 m
\[2 \star\]
What is the change in potential energy of a wooden block with mass 30 kg, raised 2.2 m and moved 12 m to the right? \[g=9.81\frac{m}{s^2}\]
Choose the correct answer
A∆ PEG=435.7 J
B∆ PEG= 647.5 J
C∆ PEG=2884.1 J
D∆ PEG=0 J
Click here for solution
Solution:
Gravitational potential energy depends only on height. Horizontal motion doesn't change height.
\[ \Delta h = 0 \Rightarrow \Delta U_G = 0 J \]
Correct Answer: D) ∆ PEG=0 J
🔹 Elastic Potential Energy
Elastic Potential Energy is the energy stored in elastic objects such as springs when compressed or stretched.
📊 Hooke's Law Experiment - Interactive Physics Lab
In this simulation, hang different masses on the spring and determine the displacement each time, then fill in the data in the table below.
Masses used: \[m_1=10 g,\; m_2=20 g,\; m_3=60 g,\; m_4=30 g\]
Elastic Potential Energy
\[PEs = \frac{1}{2}k(ΔL)^2 (J)\]
Extension
\[ΔL = L_2 - L_1 (m)\]
Force
\[F = m \cdot g (N)\]
Gravity
\[g (m/s^2)\]
Mass
\[m (kg)\]
Trial
\[PEs = .... J\]
\[F = .... N\]
\[10\]
\[0.01\]
1
\[PEs = .... J\]
\[F = .... N\]
\[10\]
\[0.02\]
2
\[PEs = .... J\]
\[F = .... N\]
\[10\]
\[0.06\]
3
\[PEs = .... J\]
\[F = .... N\]
\[10\]
\[0.03\]
4
📐 Calculating Hooke's Constant from the Graph
Hooke's constant (k) equals the slope of the graph (Force ÷ Extension)
Enter the value of Hooke's constant from the graph: N/m
📐 Calculating Elastic Potential Energy
Elastic Potential Energy = Area under the graph
\[ PEs = \frac{1}{2} F \cdot (ΔL) \]
Calculate the elastic potential energy for the fourth mass: J
📝 Solved Example
The relationship between force and extension for two springs is shown in the graph. Which spring is stiffer?
\[ k = \text{slope} = \frac{F_2 - F_1}{L_2 - L_1} \]
The greater the slope, the greater the value of Hooke's constant (k). A greater constant means the spring is stiffer.
Therefore, spring (A) is stiffer than spring (B).
\[3 \star\]
A spring has a spring constant \[k=20 \frac{N}{m}\] What is the elastic potential energy when stretched by \[0.4\;m\]?
Choose the correct answer
A𝑃𝐸𝑆=4 J
B𝑃𝐸𝑆=1.6 J
C𝑃𝐸𝑆=2 J
D𝑃𝐸𝑆=2.4 J
Click here for solution
Solution:
\[ PEs = \frac{1}{2} k (ΔL)^2 = \frac{1}{2} \times 20 \times (0.4)^2 = 1.6 J \]
Correct Answer: B) 𝑃𝐸𝑆=1.6 J
⚡ اختبار طاقة الوضع
طاقة الوضع الجذبية - طاقة الوضع المرونية - 10 أسئلة
15:00
السؤال 1/10
التقدم: 0%
تم الإجابة: 0/10
طاقة الوضع |
طاقة الوضع
طاقة الوضع الجذبية - طاقة الوضع المرونية
📖 مقدمة
طاقة الوضع (Potential Energy) هي الطاقة التي يختزنها الجسم نتيجة موضعه أو تركيبه. هناك أنواع مختلفة من طاقة الوضع، منها:
- طاقة الوضع الجذبية (Gravitational Potential Energy): الطاقة المخزونة في جسم بسبب ارتفاعه عن سطح الأرض.
- طاقة الوضع المرونية (Elastic Potential Energy): الطاقة المخزونة في الأجسام المرنة مثل الزنبركات عند ضغطها أو شدها.
سوف ندرس نوعين منها وهي طاقة الوضع الجذبية وطاقة الوضع المرونية.
🔹 طاقة الوضع الجذبية (Gravitational Potential Energy)
طاقة الوضع الجذبية هي الطاقة التي يختزنها جسم نتيجة موضعه من مستوى إسناد صفري. يرمز لطاقة الوضع الجذبية بالرموز التالية: \[(GPE) \;\;\; (UG)\] وتقدر بوحدة الجول \[(J)\].
📊 التجربة 1: دراسة اعتماد طاقة الوضع الجذبية على الارتفاع
غير ارتفاع الجسم مع بقاء الكتلة ومجال الجاذبية ثابت وحدد كل مرة طاقة الوضع الجذبية.
| طاقة الوضع \[ GPE = U (J) \] | الارتفاع \[ h (m) \] | مجال الجاذبية \[ g (m/s^2) \] | الكتلة \[ m (kg) \] | رقم المحاولة |
|---|---|---|---|---|
| 200 J | 10 m | \( g = 10 m/s^2 \) | \( m = 2 kg \) | 1 |
ماذا تستنتج؟
طاقة الوضع الجذبية تتناسب طردياً مع الارتفاع. عندما يزيد الارتفاع تزيد طاقة الوضع الجذبية.
\[ U_G \propto h \]
📊 التجربة 2: دراسة اعتماد طاقة الوضع الجذبية على كتلة الجسم
غير كتلة الجسم مع بقاء الارتفاع ومجال الجاذبية ثابت وحدد كل مرة طاقة الوضع الجذبية.
| طاقة الوضع \[ GPE = U (J) \] | الكتلة \[ m (kg) \] | مجال الجاذبية \[ g (m/s^2) \] | الارتفاع \[ h (m) \] | رقم المحاولة |
|---|---|---|---|---|
| 200 J | 2 kg | \[ g = 10 m/s^2 \] | \[ h = 10 m \] | 1 |
ماذا تستنتج؟
طاقة الوضع الجذبية تتناسب طردياً مع كتلة الجسم. عندما تزيد الكتلة تزيد طاقة الوضع الجذبية.
\[ U_G \propto m \]
📊 التجربة 3: دراسة اعتماد طاقة الوضع الجذبية على مجال الجاذبية
غير مجال الجاذبية مع بقاء الارتفاع والكتلة ثابت وحدد كل مرة طاقة الوضع الجذبية.
| طاقة الوضع \[ GPE = U (J) \] | مجال الجاذبية\[ g (m/s^2) \] | الكتلة \[ m (kg) \] | الارتفاع \[ h (m) \] | رقم المحاولة |
|---|---|---|---|---|
| 200 J | 10 m/s² | \( m = 2 kg \) | \( h = 10 m \) | 1 |
ماذا تستنتج؟
طاقة الوضع الجذبية تتناسب طردياً مع مجال الجاذبية. عندما يزيد مجال الجاذبية تزيد طاقة الوضع الجذبية.
\[ U_G \propto g \]
برميل نفط كتلته 100 كيلوجرام يمتلك طاقة وضع مقدارها
\[2900\;j\]
فإن ارتفاع البرميل عن سطح الأرض يعادل
\[g=9.81\frac{m}{s^2}\]
اختر الإجابة الصحيحة
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
الحل:
\[ m = 100 kg, \quad U_G = 2900 J, \quad g = 9.81 m/s^2 \]
\[ h = \frac{U_G}{m \cdot g} = \frac{2900}{100 \times 9.81} = 2.956 \approx 2.95 m \]
الإجابة الصحيحة: B) h=2.95 m
كم يكون التغير في طاقة الوضع للوح خشبي كتلتة 30 كيلوجرام مرفوع فوق رأس الرجل على ارتفاع 2.2 متر ويتحرك به مسافة 12 متر نحو اليمين \[g=9.81\frac{m}{s^2}\]
أختر الإجابة الصحيحة
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
الحل:
طاقة الوضع الجذبية تعتمد على الارتفاع فقط. عند الحركة الأفقية لا يتغير الارتفاع.
\[ \Delta h = 0 \Rightarrow \Delta U_G = 0 J \]
الإجابة الصحيحة: D) ∆ PEG=0 J
🔹 طاقة الوضع المرونية (Elastic Potential Energy)
طاقة الوضع المرونية هي الطاقة المخزنة داخل الأجسام المرنة مثل الزنبركات عند ضغطها أو شدها.
يرمز لطاقة الوضع المرونية بالرمز \[(PEs \;\; أو \;\; Us)\] وتقدر بوحدة الجول.
إذا أثرنا بقوة شد على زنبرك فإن الزنبرك سوف يستطيل. هذا الشغل قد تحول إلى طاقة وضع مرونية. كلما زدنا من قوة الشد تزداد الاستطالة وتزداد طاقة الوضع للزنبرك.
📊 محاكاة قانون هوك - معمل الفيزياء التفاعلي
في هذه المحاكاة علق كتل مختلفة في النابض وحدد الإزاحة كل مرة واملأ البيانات في الجدول التالي.
الكتل المستخدمة: \[m_1=10 g,\; m_2=20 g,\; m_3=60 g,\; m_4=30 g\]
| طاقة الوضع \[PEs = \frac{1}{2}k(ΔL)^2 (J)\] |
الاستطالة \[ΔL = L_2 - L_1 (m)\] |
القوة \[F = m \cdot g (N)\] |
عجلة الجاذبية \[g (m/s^2)\] |
الكتلة \[m (kg)\] |
رقم المحاولة |
|---|---|---|---|---|---|
\[PEs = .... J\] |
\[F = .... N\] |
\[10\] | \[0.01\] | 1 | |
\[PEs = .... J\] |
\[F = .... N\] |
\[10\] | \[0.02\] | 2 | |
\[PEs = .... J\] |
\[F = .... N\] |
\[10\] | \[0.06\] | 3 | |
\[PEs = .... J\] |
\[F = .... N\] |
\[10\] | \[0.03\] | 4 |
📐 حساب ثابت هوك من المنحنى البياني
ثابت هوك (k) يساوي ميل الخط البياني (القوة ÷ الإزاحة)
أدخل قيمة ثابت هوك المستنتج من المنحنى: N/m
📐 حساب طاقة الوضع المرونية
طاقة الوضع المرونية = المساحة المحصورة تحت المنحنى
\[ PEs = \frac{1}{2} F \cdot (ΔL) \]
احسب قيمة طاقة الوضع المرونية للكتلة الرابعة: J
📝 مثال محلول
تم رسم العلاقة بين قوة الشد والاستطالة لزنبركين أيهما أكثر صلابة؟
\[ k = \text{m} = \frac{F_2 - F_1}{L_2 - L_1} \]
كلما زاد الميل زادت قيمة ثابت هوك (k) وزيادة الثابت يعني أن الزنبرك أكثر صلابة.
إذن الزنبرك (A) أكثر صلابة من الزنبرك (B).
نابض ثابت الصلابة له \[k=20 \frac{N}{m}\] فإن مقدار طاقة الوضع المرونة عندما يستطيل بمقدار \[0.4\;m\] تعادل
أختر الإجابة الصحيحة
اضغط هنا تظهر طريقة الحل
الحل:
\[ k = 20 N/m, \quad ΔL = 0.4 m \]
\[ PEs = \frac{1}{2} k (ΔL)^2 = \frac{1}{2} \times 20 \times (0.4)^2 = 10 \times 0.16 = 1.6 J \]
الإجابة الصحيحة: B) 𝑃𝐸𝑆=1.6 J
Potential Energy
Gravitational Potential Energy - Elastic Potential Energy
📖 Introduction
Potential Energy is the energy stored in an object due to its position or configuration. There are different types of potential energy, including:
- Gravitational Potential Energy: Energy stored in an object due to its height above the ground.
- Elastic Potential Energy: Energy stored in elastic objects such as springs when compressed or stretched.
We will study two types: Gravitational Potential Energy and Elastic Potential Energy.
🔹 Gravitational Potential Energy
📊 Experiment 1: Effect of Height on Gravitational Potential Energy
Change the height while keeping mass and gravity constant.
| Potential Energy \[ GPE = U (J) \] | Height \[ h (m) \] | Gravity \[ g (m/s^2) \] | Mass \[ m (kg) \] | Trial |
|---|---|---|---|---|
| 200 J | 10 m | \( g = 10 m/s^2 \) | \( m = 2 kg \) | 1 |
What do you conclude?
Gravitational potential energy is directly proportional to height: \( U_G \propto h \)
📊 Experiment 2: Effect of Mass on Gravitational Potential Energy
Change the mass while keeping height and gravity constant.
| Potential Energy \[ GPE = U (J) \] | Mass \[ m (kg) \] | Gravity \[ g (m/s^2) \] | Height \[ h (m) \] | Trial |
|---|---|---|---|---|
| 200 J | 2 kg | \[ g = 10 m/s^2 \] | \[ h = 10 m \] | 1 |
What do you conclude?
Gravitational potential energy is directly proportional to mass: \( U_G \propto m \)
📊 Experiment 3: Effect of Gravity on Gravitational Potential Energy
Change gravity while keeping height and mass constant.
| Potential Energy \[ GPE = U (J) \] | Gravity \[ g (m/s^2) \] | Mass \[ m (kg) \] | Height \[ h (m) \] | Trial |
|---|---|---|---|---|
| 200 J | 10 m/s² | \( m = 2 kg \) | \( h = 10 m \) | 1 |
What do you conclude?
Gravitational potential energy is directly proportional to gravity: \( U_G \propto g \)
An oil barrel with mass 100 kg has potential energy of
\[2900\;J\]
What is the height? \[g=9.81\frac{m}{s^2}\]
Choose the correct answer
Click here for solution
Solution:
\[ h = \frac{U_G}{m \cdot g} = \frac{2900}{100 \times 9.81} = 2.956 \approx 2.95 m \]
Correct Answer: B) h=2.95 m
What is the change in potential energy of a wooden block with mass 30 kg, raised 2.2 m and moved 12 m to the right? \[g=9.81\frac{m}{s^2}\]
Choose the correct answer
Click here for solution
Solution:
Gravitational potential energy depends only on height. Horizontal motion doesn't change height.
\[ \Delta h = 0 \Rightarrow \Delta U_G = 0 J \]
Correct Answer: D) ∆ PEG=0 J
🔹 Elastic Potential Energy
Elastic Potential Energy is the energy stored in elastic objects such as springs when compressed or stretched.
📊 Hooke's Law Experiment - Interactive Physics Lab
In this simulation, hang different masses on the spring and determine the displacement each time, then fill in the data in the table below.
Masses used: \[m_1=10 g,\; m_2=20 g,\; m_3=60 g,\; m_4=30 g\]
| Elastic Potential Energy \[PEs = \frac{1}{2}k(ΔL)^2 (J)\] |
Extension \[ΔL = L_2 - L_1 (m)\] |
Force \[F = m \cdot g (N)\] |
Gravity \[g (m/s^2)\] |
Mass \[m (kg)\] |
Trial |
|---|---|---|---|---|---|
\[PEs = .... J\] |
\[F = .... N\] |
\[10\] | \[0.01\] | 1 | |
\[PEs = .... J\] |
\[F = .... N\] |
\[10\] | \[0.02\] | 2 | |
\[PEs = .... J\] |
\[F = .... N\] |
\[10\] | \[0.06\] | 3 | |
\[PEs = .... J\] |
\[F = .... N\] |
\[10\] | \[0.03\] | 4 |
📐 Calculating Hooke's Constant from the Graph
Hooke's constant (k) equals the slope of the graph (Force ÷ Extension)
Enter the value of Hooke's constant from the graph: N/m
📐 Calculating Elastic Potential Energy
Elastic Potential Energy = Area under the graph
\[ PEs = \frac{1}{2} F \cdot (ΔL) \]
Calculate the elastic potential energy for the fourth mass: J
📝 Solved Example
The relationship between force and extension for two springs is shown in the graph. Which spring is stiffer?
\[ k = \text{slope} = \frac{F_2 - F_1}{L_2 - L_1} \]
The greater the slope, the greater the value of Hooke's constant (k). A greater constant means the spring is stiffer.
Therefore, spring (A) is stiffer than spring (B).
A spring has a spring constant \[k=20 \frac{N}{m}\] What is the elastic potential energy when stretched by \[0.4\;m\]?
Choose the correct answer
Click here for solution
Solution:
\[ PEs = \frac{1}{2} k (ΔL)^2 = \frac{1}{2} \times 20 \times (0.4)^2 = 1.6 J \]
Correct Answer: B) 𝑃𝐸𝑆=1.6 J
⚡ اختبار طاقة الوضع
طاقة الوضع الجذبية - طاقة الوضع المرونية - 10 أسئلة
No comments:
Post a Comment