例子问题
例子问题1:能源
计算一下,如果有人把一个4公斤重的盒子放在垂直的弹簧上,弹簧能获得多少势能。设弹簧常数为120N/s。
可能的答案:
正确答案:
解释:
首先,求出当把4公斤重的盒子放在弹簧上面时,弹簧压缩了多少。为了找到这个,考虑当盒子静止在弹簧上时作用在盒子上的力。作用于它的力是向上的弹簧力,,和向下的重力,;因此,作用在盒子上的合力由下式给出。
我们选择了向上的方向为正向下的方向为负。合力等于零,因为盒子是静止的。解出x。
然后用这个值求出弹簧的势能。
所以当盒子放在弹簧上时,弹簧获得6.5J的势能。
例子问题1:势能
一个人把一个5公斤重的球直接向上扔。在轨道的顶端,球的势能是160焦耳。如果球从地面上扔出去,它能达到的最高点是多少?
可能的答案:
正确答案:
解释:
势能的方程为:
我们可以重新排列来求解高度:
代入给定值求解:
问题21:工作、能量和力量
一个人把一个5公斤重的球直接向上扔。在轨道的顶端,球的势能是160焦耳。这个人最初扔球的速度是多少?
可能的答案:
正确答案:
解释:
我们可以用能量守恒求出发射球所需的速度。
问题21:工作、能量和力量
一名男子从海平面直接发射一个5公斤重的球。不考虑阻力,如果这个人想把球发射到脱离地球引力的逃逸轨道上,他大约必须以多快的速度发射球(单位是米每秒)?
可能的答案:
正确答案:
解释:
为了使球以摆脱地球引力的速度发射,动能必须克服地球的引力。我们可以用能量守恒定律使动能和重力势能相等。
重新排列以求解逃逸速度:
最后,代入我们的价值观并解决问题。