انرژي

فهرست مطالب

1- فرض كنيد در مثال قبل، توپ را در بين راه، مثلاً نقطه C متوقف كنيم اگر آن را رها كنيم، حركت توپ چگونه خواهد بود؟ آيا مي توان گفت كه در نقطه C توپ داراي انرژي پتانسيل گرانشي است؟

2- اگر توپ را در نقطه D واقع در بخش افقي مسير متوقف و سپس رها كنيم، حركت توپ چگونه خواهد بود؟ آيا مي توان نتيجه گرفت كه توپ در نقطه D داراي انرژي پتانسيل گرانشي است؟

3-  با استفاده از قانون پايستگي انرژي، بالا رفتن توپ و برگشتن آن از تپه را توضيح دهيد؟

4- اگر اصطكاك وجود نداشته باشد، آيا توپ مي تواند بالاتر از نقطه B برود؟

پاسخ 1:  در اثر نيروي گرانش يا جاذبه زمين توپ به طرف پايين بر مي گردد. در اين حالت انرژي پتانسيل گرانشي كه توپ در نقطه C دارد تبديل به انرژي جنبشي آن مي شود. توپ در نقطه C به اين علت انرژي پتانسيل گرانشي دارد كه داراي ارتفاع از سطح زمين است.

پاسخ 2: در نقطه D چون توپ ارتفاعي از سطح زمين ندارد، بنابر اين انرژي پتانسيل گرانشي نيز ندارد و اگر آنرا در اين تقطه متوقف و سپس رها كنيم ، دوباره به حركت در نمي آيد.

پاسخ 3 : با صرفنظر كردن  از اصطكاك هنگام بالا رفتن توپ از تپه ، انرژي جنبشي توپ به تدريج به انرژي پتانسيل گرانشي تبديل ميشود تا وقتي كه در نقطه B به طور كامل متوقف شود. در اين نقطه توپ فقط داراي انرژي پتانسيل گرانشي است. سپس توپ در اثر نيروي گرانشي زمين به طرف پايين تپه بر ميگردد و انرژي پتانسيل گرانشي آن دوباره و به تدريج تبديل به انرژي جنبشي شده و سرعت توپ افزايش مي يابد.

 پاسخ 4: وجود اصطكاك مقداري از انرژي جنبشي توپ را به صورت گرما تلف مي كند. اگر اصطكاك ناچيز باشد، توپ مي تواد بالاتر از نقطه B برود.

جسمي به جرم 200گرم را با سرعت  10   در راستای قائم به طرف بالا پرتاب می کنيم . با نا ديده گرفتن اتلاف انرژی ،

الف)- انرژي جنبشي آن در لحظه پرتاب چقدر است؟

ب)  جسم تا چه ارتفاعي بالا مي رود؟

ج) سرعت توپ در نيمه را چقدر است ؟

جواب الف)

 k=(1/2)mv²  =(1/2)(200*10^-3)*10² =10 j

جواب ب)

U=K =10 -->k=U=mgh -->10= (200*10^-3 *10)*h  --> h=5 m

جواب ج)

 U_{نيمه راه} =mgh/2=[200*10^-3 *10*5]/2=5 j

 U=K     k = (1/2)mv²       5= (1/2)0.2v²  --> V=7.1 m/s

جواب: هنگامي كه آونگ را بالا مي بريم انرژي مصرف مي كنيم. اين انرژي در آونگ به صورت انرژي پتانسيل گرانشي ذخيره مي شود. سپس هنگامي كه آونگ را رها مي كنيم تا به نوسان درآيد، موقع پايين آمدن تا نقطه آويز انرژي پتانسيل گرانشي به انرژي جنبشي تبديل مي شود و از نقطه آويز به بعد عكس اين تبديل روي مي دهد و در هر نوسان اين عمل تكرار مي گردد.

1- در شکل (1-13) کتاب هنگامی که  گلوله در نقطه C بين دو نقطه A وB  قرار دارد ، آيا انرژی پتانسيل در فنر ذخيره شده است ؟ آيا گلوله دارای انرژی جنبشی است ؟

2-فرض كنيد پس از برخورد گلوله با فنر، گلوله به فنر بچسبد. حركت بعدي گلوله را توصيف كنيد و تبديل هاي انرژي را با استفاده از قانون پايستگي انرژي توضيح دهيد.

پ- اگر سطح بدون اصطكاك باشد فنر بيشتر فشرده مي شود و يا وقتي كه سطح داراي اصطكاك است ؟ چرا؟

پاسخ 1: بله -  چون گلوله در نقطه C هنوز در حال حركت و فشردن فنر است، پس در اين نقطه داراي انرژي جنبشي است.

پاسخ 2: با چسبيدن گلوله به فنر، انرژي جنبشي گلوله به تدريج تبديل به انرژي پتانسيل كشساني فنر مي شود تا زماني كه گلوله براي لحظهاي به طور كامل متوقف شود. در اين حالت مجموعه گلوله و فنر فقط انرژي پتانسيل كشساني دارند. با باز شدن مجدد فنر دوباره انرژي پتانسيل فنر به انرژي جنبشي گلوله تبديل شده و آنرا در جهت خلاف قبل به حركت در مي آورد.

پاسخ 3: اگر سطح بدون اصطكاك باشد، فنر بيشتر فشرده مي شود. زيرا مقداري از انرژي جنبشي گلوله در اثر اصطكاك به صورت گرما تلف نمي شود.

در اسباب بازی های کوکی ، انرژی لازم برای حرکت آنها از کجا تا مين می شود ؟

جواب : از انرژی پتانسيل ذخيره شده در فنر