Fragenbank: Arbeit: Gravitationspotenzialenergie

Ein Block mit einer Masse von 2,0 kg wird aus der Ruhe im Punkt A einer reibungslosen geneigten Ebene freigegeben, die einen Winkel von 30 Grad zur Horizontalen bildet. Da die Erdbeschleunigung 10 m/s² beträgt und sin(30 Grad) = 1/2 und cos(30 Grad) = √3/2 ist, berechnen Sie: a) die potenzielle Gravitationenergie des Blocks im Punkt A; b) die Geschwindigkeit des Blocks im Punkt B, der sich in einer Höhe von 5,0 m über dem Punkt A befindet. Verwenden Sie g = 10 m/s².

Stellen Sie sich vor, ein Arbeiter muss eine Kiste mit 25 kg auf eine Höhe von 2 Metern heben, um sie auf ein Regal zu stellen. In diesem Prozess steigt die potenzielle Energie der Kiste, während sie angehoben wird. Zuerst bestimmen Sie die Masse der Kiste in Kilogramm (kg) und die Schwerkraft (g = 9,8 m/s²). Dann, (a) berechnen Sie die potenzielle Energie der Kiste, wenn sie auf dem Regal steht, und (b) gehen Sie davon aus, dass der Arbeiter sie mit konstanter Geschwindigkeit hebt, bestimmen Sie das Verhältnis zwischen potenzieller Energie und kinetischer Energie der Kiste während des Hebeprozesses.

Pedro steht in einem 20 Meter hohen Gebäude und beschließt, ein Experiment durchzuführen. Er hält einen Ball von 0,5 kg und lässt ihn von der obersten Stelle des Gebäudes fallen. Vernachlässigt man den Luftwiderstand, wie groß ist die potenzielle Gravitationenergie des Balls an dem höchsten Punkt, kurz bevor Pedro ihn loslässt?

Ein Block mit einer Masse von 2 kg wird auf eine Höhe von 5 Metern über dem Boden angehoben. Vernachlässigen wir jegliche dissipativen Effekte und betrachten die Erdbeschleunigung als 10 m/s², berechnen Sie die potenzielle Gravitatonsenergie, die der Block beim Anheben erhält. Verwenden Sie die Formel Epg = m * g * h, wobei Epg die potenzielle Gravitatonsenergie, m die Masse des Blocks, g die Erdbeschleunigung und h die Höhe ist. Basierend auf der Berechnung der potenziellen Gravitatonsenergie bestimmen Sie die Veränderung der kinetischen Energie des Blocks, wenn er von der Spitze dieser Höhe bis zum Boden fällt. Denken Sie daran, dass die Veränderung der kinetischen Energie, ΔEkin, gleich der finalen kinetischen Energie minus der initialen kinetischen Energie ist, und die kinetische Energie, Ekin, gegeben ist durch Ekin = (m * v²) / 2, wobei v die Geschwindigkeit des Blocks ist. Da sich die Masse des Blocks nicht ändert, nehmen wir an, dass die Geschwindigkeit des Blocks an der Spitze der Höhe null ist, um die Berechnung durchzuführen. Mit diesen Informationen bestimmen Sie die kinetische Energie des Blocks beim Erreichen des Bodens und erklären die Beziehung zwischen der potenziellen und kinetischen Energie während der Bewegung des Blocks.

Wenn eine Masse aus einer Höhe losgelassen wird, welche Energiequelle ist für ihren Fall verantwortlich?