Физика и астрономия · 9 клас · урок 4 от 5

Енергия при трептене

В този урок проследяваме как се превръща енергията при трептене. В крайното положение тялото за миг спира и цялата енергия е потенциална. В равновесното положение скоростта е най-голяма и енергията е кинетична. Ако няма триене, пълната механична енергия остава постоянна, а за пружинното махало тя зависи от коравината и от квадрата на амплитудата.

Работен лист за печат

Какво да запомним

  • В крайното положение: скорост 0, енергията е само потенциална.
  • В равновесното положение: най-голяма скорост, енергията е кинетична.
  • Пълна енергия на пружинно махало: E = kA2/2.
  • При 2 пъти по-голяма амплитуда енергията нараства 4 пъти.
  • Без триене пълната механична енергия се запазва.

Пример

Пружинно махало с k = 100 N/m трепти с амплитуда 0,2 m. Пълната енергия е E = 100·0,22/2 = 2 J.

Проверете се: 15 въпроса

Натиснете въпроса, за да видите верния отговор и обяснението.

  1. Каква енергия има пружинно махало в крайното положение?
    • Само кинетична
    • Никаква
    • Максимална кинетична
    • Само потенциална

    Отговор: Само потенциална

    В крайното положение тялото спира за миг (v = 0), а деформацията на пружината е най-голяма.

  2. Какво става с пълната механична енергия при незатихващи трептения?
    • Нараства
    • Остава постоянна
    • Намалява до нула
    • Удвоява се всеки период

    Отговор: Остава постоянна

    Без триене енергията само преминава от кинетична в потенциална и обратно.

  3. Каква е пълната енергия на пружинно махало с k = 200 N/m и амплитуда 0,1 m?
    • 10 J
    • 2 J
    • 1 J
    • 20 J

    Отговор: 1 J

    E = kA2/2 = 200 · 0,01 : 2 = 1 J.

  4. Как се изменя пълната енергия на трептенето, ако амплитудата се удвои?
    • Нараства 4 пъти
    • Нараства 2 пъти
    • Не се променя
    • Намалява 2 пъти

    Отговор: Нараства 4 пъти

    E = kA2/2, затова енергията е пропорционална на квадрата на амплитудата.

  5. Топче с маса 0,2 kg минава през равновесното положение на махало със скорост 2 m/s. На каква височина се издига? (g = 10 m/s2)
    • 0,4 m
    • 0,1 m
    • 0,2 m
    • 2 m

    Отговор: 0,2 m

    mv2/2 = mgh, откъдето h = v2/(2g) = 4 : 20 = 0,2 m.

  6. В кое положение скоростта на трептящото тяло е най-голяма?
    • В крайното положение
    • По средата между тях
    • В равновесното положение
    • Скоростта е постоянна

    Отговор: В равновесното положение

    В равновесното положение цялата енергия е кинетична.

  7. Какво превръщане на енергията става, когато махалото се движи от крайно към равновесно положение?
    • Потенциалната се превръща в кинетична
    • Кинетичната се превръща в потенциална
    • Топлинната се превръща в кинетична
    • Няма превръщане

    Отговор: Потенциалната се превръща в кинетична

    Отклонението намалява, а скоростта расте.

  8. Пружинно махало има пълна енергия 2 J. Каква е кинетичната му енергия в крайното положение?
    • 1 J
    • 2 J
    • 4 J
    • 0 J

    Отговор: 0 J

    В крайното положение тялото спира за миг и цялата енергия е потенциална.

  9. Пружинно махало с маса 0,5 kg има пълна енергия 1 J. Каква е най-голямата му скорост?
    • 4 m/s
    • 2 m/s
    • 1 m/s
    • 0,5 m/s

    Отговор: 2 m/s

    mv2/2 = 1 J, значи v2 = 4 и v = 2 m/s.

  10. Пружинно махало е отклонено на половин амплитуда. Каква част от пълната енергия е кинетична?
    • 1/2
    • 3/4
    • 1/4
    • Цялата

    Отговор: 3/4

    Потенциалната енергия е k(A/2)2/2 = E/4, остават 3/4 за кинетичната.

  11. Каква е скоростта на трептящото тяло в крайното положение?
    • Най-голяма
    • Нула
    • Половината от най-голямата
    • Равна на амплитудата

    Отговор: Нула

    В крайното положение тялото за миг спира и обръща посоката.

  12. Какво става с механичната енергия на махало, ако има триене?
    • Нараства
    • Остава същата
    • Намалява (става топлина)
    • Става безкрайна

    Отговор: Намалява (става топлина)

    Част от механичната енергия се превръща във вътрешна (топлина) и трептенията затихват.

  13. Пружинно махало с k = 50 N/m трепти с амплитуда 0,4 m. Каква е пълната енергия?
    • 4 J
    • 10 J
    • 20 J
    • 2 J

    Отговор: 4 J

    E = kA2/2 = 50 · 0,16/2 = 4 J.

  14. Махало има пълна енергия 6 J. В даден момент потенциалната му енергия е 2 J. Каква е кинетичната?
    • 2 J
    • 6 J
    • 8 J
    • 4 J

    Отговор: 4 J

    Без триене Eк + Eп = 6 J, затова Eк = 6 − 2 = 4 J.

  15. Пружинно махало с k = 100 N/m трепти с амплитуда 0,1 m. Каква е потенциалната енергия при отклонение 0,05 m?
    • 0,25 J
    • 0,125 J
    • 0,5 J
    • 0,05 J

    Отговор: 0,125 J

    Eп = kx2/2 = 100 · 0,0025/2 = 0,125 J.