1 – با توجه به جدول (1-2) به پرسش های زیر پاسخ دهید :
الف – اگر شخصی یک شبانه روز بخوابد، چه مقدار انرژی مصرف می کند؟
باتوجه به این جدول، آهنگ مصرف انرژی برای خوابیدن 5kJ/min می باشد که به صورت زیر در یک شبانه روز محاسبه می گردد:
5×60×24=7200kJ
ب : انرژی که برای یک ساعت نشستن در کلاس مصرف می شود بیشتر است یا انرژی که صرف ده دقیقه دوچرخه سواری می شود؟
| |
باز با توجه به این جدول آهنگ مصرف انرژی برای نشستن در کلاس درس |
KJ/MIN |
6/12 |
| |
و آهنگ مصرف انرژی برای دوچرخه سواری باسرعت |
(13-18km/h) |
برابر |
23/9kJ/min |
و با سرعت 21km/h برابر 42kj/min می باشد.
12/6×60=756kj یک ساعت در کلاس
23/9×10=239kj دوچرخه سواری معمولی در ده دقیقه
42 × 10 = 420 KJ دوچرخه سواری تند در ده دقیقه
پس نشستن در کلاس درس به مدت یک ساعت انرژی بیشتری لازم دارد.
2 – توپی را از ارتفاع یک متری سطح زمین از حال سکون رها می کنیم. توپ بعد از برخورد با زمین با ارتفاع کم تر از یک متر بالا می رود این مثال را بر اساس پایستگی انرژی توضیح دهید.
وقتی یک توپ از ارتفاع h رها می شود. انرژی پتانسیل آن به اندازه U=mgh می باشد و وقتی به سطح زمین می رسد تمام انرژی پتانسیل توپ به انرژی جنبشی تبدیل می گردد و قسمتی از آن صرف مقاومت هوا می گردد، در برخورد با زمین و تغییر جهت توپ قسمتی از انرژی توپ به انرژی درونی تبدیل می گردد در این صورت انرژی توپ به خاطر مقاومت هوا و برخورد با زمین کاهش می یابد و توپ تا ارتفاع کمتر از یک متر بالا می رود.
3 – با استفاده از رابطه ی انرژی پتانسیل گرانشی جدول زیر را کامل کنید.
| U(J) |
h(m) |
g(m/s) |
m(kg) |
| 2/4 |
1/2 |
10 |
0/2 |
| 28 |
2 |
10 |
1/4 |
| 196 |
5 |
9/8 |
4K |
| 78/4 |
10 |
9/8 |
0/8 |
ردیف اول ) U= mgh "v=0/2×10×1/2=2/4 J
ردیف دوم ) U=mgh " => h=U /mg = (28 / 1.4 * 10)
ردیف سوم ) U=mgh => m = U/gh = (196 / 9.8 *5)"
ردیف چهارم ) U=mgh " => g = U / mh = 78.4 / 0.8 * 10 = 9/8 m/s2
4 – گلوله ای به جرم 5/0 کیلوگرم با سرعت اولیه 20m/s در امتداد قائم به طرف بالا پرتاب می کنیم هر گاه 10% انرژی گلوله صرف غلبه بر مقاومت هوا شود، گلوله تا چه ارتفاعی بالا می رود؟ (g=10m/s2)
انرژی جنبشی اولیه ی گلوله برابر انرژی پتانسیل ثانویه به علاوه انرژی که صرف غلبه بر مقاومت هوا شده است می باشد.
K1 = U2 + 0.2 K1
K 1- 0.2 K1 = V2 = > 0.8 K1 = U2
0.8 (1/2 mv2) = mgh => 0.472 = gh => 0.4 * (15)2 = 10 * h => h = 9m
5- توپی به جرم یک کیلوگرم را با سرعت 5m/s در امتداد قائم به طرف بالا پرتاب می کنیم. انرژی پتانسیل گرانشی بالاترین ارتفاعی که توپ به آن می رسد، چقدر است؟ سرعت آن در نیمه راه چقدر است ؟ از مقاومت هوا چشم پوشی کنید.
بدلیل چشم پوشی از مقاومت هوا ، وقتی توپ به بالا پرتاب می شود، تمام انرژی جنبشی آن به انرژی پتانسیل تبدیل می شود . پس :
K1=V2
K1= 1/2 mV2
m = 0.5 kg
V = 8 m/s" => V 2=k1= 1/2 × 0/5× (8)2
ب : برای بدست آوردن سرعت گلوله در نیمه راه مسیر ابتدا ارتفاع کل را بدست می آوریم.
V2=mgh
16=0/5×10×h=> h=3/2m
h" = h/2 = 3.2 / 2 = 1.6 m
اگر انرژی پتانسیل و انرژی جنبشی در نیمه راه مسیر v3 , k3 باشد، می توان نوشت :
U2 = U 3+ K
mgh = mgh" + 1/2 m (v3)2
gh = gh "+ 1/2 v23 => 10*3.2 = 10 * 1.6 + 1/2 V23
=> 10 * 3.2 = 10 * 1/6 + 1/2 V23 => V 3= 4?2 m/s
6 - جمله های زیر را کامل کنید:
الف) در یک لامپ روشنایی انرژی الکتریکی به انرژی نورانی تبدیل می شود
ب) در پنکه، انرژی الکتریکی به مکانیکی تبدیل می شود
پ) به وسیله ی مالش دستها به هم می توانیم انرژی جنبشی را به انرژی درونی تبدیل کنیم
ت) در پر کردن باتری ماشین ، انرژی الکتریکی به انرژی شیمیایی تبدیل می شود.
7 – انرژی زمین گرمایی در چه صورت تجدید پذیر محسوب می شود؟
انرژی زمین گرمایی در صورتی تجدید پذیر محسوب می شود که انرژی برداشت شده بیش از انرژی که از طریق مرکز زمین جایگزین می شود نباشد و همچنین مقدار آب تزریق شده و آب خارج شده برابر باشد.
تمرین های تکمیلی فصل 1 وپرسش های چهار گزینه ای فصل 1
|
|
1 – منشأ سوخت فسیلی چیست؟
انرژی نور خورشید به وسیله گیاهان سبز از طریق فرآیند فتوسنتز به صورت انرژی شیمیایی در گیاهان در می آید. گیاهانی که در زیر زمین مدفون می شوند، طی سالهای زیاد به صورت سوخت فسیلی در می آیند.
2 – در یک دستگاه تولید برق انرژی شیمیایی سوخت طی چه مراحلی به انرژی الکتریکی تبدیل می گردد؟
انرژی شیمیایی سوخت در کوره به انرژی گرمایی و نورانی تبدیل می شود و آب را به صورت بخار در می آورد. در توربین بخار داغ پره های توربین را به حرکت در آورده و انرژی جنبشی ایجاد می کند در ژنراتور انرژی جنبشی به انرژی الکتریکی تبدیل می شود.
3 – جسم m=5kg مطابق شکل از ارتفاع 4 متری از حال سکون رها می شود و از آنجا وارد سطح افقی می گردد و طی مسافتی در نقطه B متوقف می شود. کار نیروی اصطکاک در طول مسیر چند ژول است؟
وقتی جسم را از بالای سطح منحنی رها می کنیم ، تمام انرژی پتانسیل جسم صرف غلبه بر اصطکاک می گردد پس :
Mgh=E( انرژی صرف غلبه بر اصطکاک)
انرژی صرف غلبه بر اصطکاک E = mgh = E = 5×10× 4 = 200 j
4 – دو اتومبیل مشابه از یک سر بالایی بالا می روند. ارتفاع یکی از اتومبیل ها از زمین دو برابر ارتفاع دیگری است. انرژی پتانسیل آن ها را با یکدیگر مقایسه کنید. اگر آن ها روی یک جاده صاف حرکت کنند و سرعت یکی از آنها دو برابر سرعت دیگری باشد، انرژی جنبشی آن ها را چگونه مقایسه می کنید؟
وقتی یک جسم تا ارتفاع معینی بالا برده می شود، انرژی پتانسیل آن برابر mgh است. وقتی ارتفاع یکی از اتومبیل ها دو برابر دیگری باشد، انرژی پتانسیل آن نیز دو برابر خواهد بود.
وقتی دو اتومبیل در سطح افقی در حال حرکت باشند، انرژی جنبشی آن ها با مجذور سرعت متناسب است پس نسبت انرژی جنبشی آنها در شرایطی که سرعت یکی دو برابر سرعت دیگری است به صورت زیر است.
یعنی انرژی جنبشی 4 برابر است 
5- انواع دیگر انرژی پتانسیل علاوه بر انرژی پتانسیل گرانشی کدام ها هستند؟
الف – انرژی پتانسیل کشسانی : وقتی فنر ساعت کوک می شود و در آن انرژی پتانسیل کشسانی ذخیره می شود.
ب – انرژی پتانسیل مغناطیسی : یک جسم مغناطیسی یا یک آهنربا در میدان مغناطیسی آهنربایدیگر قرار گرفته باشد.
پ – انرژی پتانسیل الکترومغناطیسی: جسم باردار در میدان الکترو استاتیکی یک جسم باردار دیگر قرار گیرد.
6-گلوله تفنگی به جرم 30 گرم با سرعت 300M/S از دهانه تفنگی خارج می شود،انرژی جنبشی گلوله به هنگام خروج چقدر است ؟ اگر سرعت گلوله دو برابر شود نسبت انرژی جنبشی آن نسبت به حالت اول چقدر است ؟
M=30 gr v=300m/s
الف)
ب)
اگر سرعت دو برابر شود، انرژی جنبشی گلوله 4 برابر می شود.
|
پرسش های چهار گزینه ای فصل 1 (بدون پاسخ)
|
|
1 – از نقطه ای به ارتفاع 15 متر از سطح زمین وزنه 5/0 کیلوگرمی با سرعت اولیه V0 در راستای قائم به سمت بالا پرتاب می شود تا ارتفاع 20 متر از سطح زمین بالا می رود ." V برابر چند m/s است؟ مقاومت هوا ناچیز و g=10m/s2 فرض شود.
1) 5
2) 5/7
3)10
4)20
2 – جسمی به جرم 2kg را با سرعت m/s 10 در راستای قائم رو به بالا پرتاب می کنیم. انرژی مکانیکی جسم در نصف ارتفاع اوج چند ژول است (مبدأ پتانسیل گرانشی، محل پرتاب فرض شده است)
1)2?25
2)50
3)2?50
4)100
3 – جسمی به جرم 4kg از ارتفاع h بدون سرعت اولیه در خلاء سقوط می کند. در لحظه ای که انرژی جنبشی جسم به 200 ژول می رسد، فاصله ی آن از سطح زمین4m است. ارتفاع h چند متر است؟(g=10m/s2)
1)9
2)10
3)20
4)5
4 – می خواهیم جسمی به جرم 150kg را در مدت 5/1 دقیقه تا ارتفاع 12m بالا ببریم، توان لازم بر حسب وات به کدام گزینه نزدیکتر است؟
1) 200
2) 120
3)1200
4)600
5 – در یک ماشین با کارآیی 80 درصد، نسبت توان تلف شده به توان مفید چقدر است؟
1)4/1
2)5/4
3)4/5
4)4
6 – توان یک تلمبه ی برقی 2kw (کیلووات) و بازده آن 95% است. این تلمبه در هر دقیقه چند کیلوگرم آب را از عمق 5/9 متر بالا می آورد؟ (g=10m/s2)
1) 104 * 2/1
2)3 10 * 2/1
3) 200
4)20
7 – شخصی وزنه ای به جرم m را از سطح زمین تا ارتفاع h بالا می برد و سپس آن را با سرعت v به طرف پائین پرتاب می کند. اگر مقاومت هوا صفر باشد انرژی جنبشی جسم به هنگام برخورد با زمین کدام است؟
| |
1) |
mv2 |
2/1 |
|
|
| |
2) |
mgh |
|
|
|
| |
3) |
mv2 |
1/2 |
mgh+ |
|
| |
4) |
mv2 |
mgh+ |
1/2 |
| |
