'n Krat met 'n massa van 18 kg, aanvanklik in rus, gly teen 'n wrywingslose helling af van punt A na punt B - NSC Physical Sciences - Question 5 - 2024 - Paper 1

Om die snelheid by punt B te bereken, gebruik ons die formule van meganiese energie:

$E_{ ext{meganies}} = E_{ ext{potensieel}} + E_{ ext{kineties}}$

Aanvang:

• Potensiële energie by punt A: $U_A = mgh = 18 ext{ kg} imes 9.8 ext{ m/s}^2 imes 3 m = 529.2 ext{ J}$
• Kinetiese energie by punt A: $K_A = 0 ext{ J}$ (want dit is in rus)

By punt B: $U_B = 0 ext{ J}$ (op die grondvlak) $E_{ ext{meganies}} = E_{ ext{potensieel}} + E_{ ext{kineties}}$ $529.2 = 0 + K_B$

Derde vergelyking gee ons: K_B = rac{1}{2}mv^2

Dit lei tot: v = ext{sqrt}rac{2 imes 529.2}{18} = 7.67 ext{ m/s}

Die arbeid-energie-stelling dui aan dat die netto arbeid wat op 'n voorwerp verrig word, gelyk is aan die verandering in die voorwerp se kinetiese energie. Dit beteken dat die werk wat gedoen word om die voorwerp te beweeg, gelyk is aan die verandering in sy snelheid.

Deur die energie beginsel gebruik, kan ons die werk bereken wat verrig is deur die wrywingskrag:

[ W = F_d = ma \cdot d \rightarrow d = \frac{W}{f} ]

Waar die weerstandskrag konstant is. Neem aan die wrywingskrag is 40.6 N, en die werk van punt B tot C is gelyk aan die kinetiese energie by punt B met die afstand:

[ W_{ ext{weerstand}} = mgh - \frac{1}{2} mv^2 ]

Wat lei tot: [ d = \frac{(18 imes 9.8) - \frac{1}{2}(18 imes 7.67^2)}{40.6} \approx 13.04 m ]

Die verlaging van die hoogte tot 1 m sal die potensiële energie verminder, wat beteken dat daar minder energie beskikbaar sal wees om in kinetiese energie omgeskakel te word. Dit sal lei tot 'n laer snelheid by punt B, aangesien die krant minder energie het om te konverteer in beweging.