Start › Klasy › Fizyka — Klasa 1 LO › Energia potencjalna

Energia potencjalna

Fizyka — Klasa 1 LO — teoria, wzory, quizy i zadania do tego tematu.

✍Zadania dodatkowe 13

Zadania ćwiczeniowe ze zbiorów Matematix — z rozwiązaniami krok po kroku.

Zadanie nr 1

Oblicz energię potencjalną ciała o masie $5\ \text{kg}$ znajdującego się na wysokości $8\ \text{m}$. ($g = 10$)

Zadanie nr 2

Na jaką wysokość podniesiono ciało o masie $2\ \text{kg}$, jeśli jego energia potencjalna wynosi $120\ \text{J}$? ($g = 10$)

Zadanie nr 3

Ciało o masie $4\ \text{kg}$ ma na pewnej wysokości energię potencjalną $200\ \text{J}$. Oblicz tę wysokość. ($g = 10$)

Zadanie nr FZ05.1

Oblicz pracę, jaką wykonuje siła $F=50$ N ciągnąca skrzynię na drodze $8$ m pod kątem $60^\circ$ do kierunku ruchu.

Zadanie nr FZ05.2

Ciało o masie $2$ kg porusza się z prędkością $6\,\tfrac{\text{m}}{\text{s}}$. Oblicz jego energię kinetyczną.

Zadanie nr FZ05.3

Ciało spada swobodnie z wysokości $h$. Na wysokości $\tfrac{h}{2}$ stosunek energii kinetycznej do potencjalnej (liczonej względem ziemi) jest równy:

A $1:2$
B $1:1$
C $2:1$
D $1:4$
Zadanie nr FZ05.4

Klocek ślizga się po poziomej powierzchni z tarciem i stopniowo zwalnia. Oceń prawdziwość stwierdzeń.

  1. Praca siły tarcia jest ujemna.
  2. Energia mechaniczna klocka jest zachowana.
  3. Siła reakcji podłoża nie wykonuje pracy nad klockiem.

Oceń prawdziwość każdego stwierdzenia (P — prawda, F — fałsz) i wybierz odpowiedni układ.

P/P/P 1. P, 2. P, 3. P
P/P/F 1. P, 2. P, 3. F
P/F/P 1. P, 2. F, 3. P
P/F/F 1. P, 2. F, 3. F
F/P/P 1. F, 2. P, 3. P
F/P/F 1. F, 2. P, 3. F
F/F/P 1. F, 2. F, 3. P
F/F/F 1. F, 2. F, 3. F
Zadanie nr FZ05.5

Dźwig podnosi ładunek o masie $500$ kg na wysokość $12$ m w czasie $20$ s ze stałą prędkością ($g=10\,\tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$). Oblicz pracę i moc dźwigu.

Zadanie nr FZ05.6

Samochód o masie $1200$ kg jedzie ze stałą prędkością $20\,\tfrac{\text{m}}{\text{s}}$, pokonując opory o wartości $600$ N. Oblicz moc silnika oraz jego sprawność, jeżeli silnik pobiera moc $30$ kW.

Zadanie nr FZ05.7

Kulka o masie $0{,}2$ kg zsuwa się bez tarcia z wysokości $1{,}8$ m po torze zakończonym pętlą. Oblicz prędkość kulki na dole toru ($g=10\,\tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$).

Zadanie nr FZ05.8

Sprężynę o współczynniku sprężystości $k=400\,\tfrac{\text{N}}{\text{m}}$ ściśnięto o $10$ cm i wystrzelono nią poziomo kulkę o masie $50$ g. Oblicz prędkość kulki (tarcie pomijamy).

Zadanie nr FZ05.9

Klocek o masie $1$ kg wyrzucono w górę po równi o kącie $30^\circ$ z prędkością $8\,\tfrac{\text{m}}{\text{s}}$. Współczynnik tarcia wynosi $\mu=0{,}2$, $g=10\,\tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$. Oblicz drogę, jaką klocek przebędzie wzdłuż równi do zatrzymania.

Zadanie nr FZ05.10

Ciało o masie $m$ zsuwa się swobodnie (bez tarcia) z wysokości $h$ po dowolnie ukształtowanej gładkiej zjeżdżalni. Wykaż, że prędkość na dole nie zależy od kształtu zjeżdżalni ani od masy ciała, i oblicz tę prędkość dla $h=5$ m ($g=10\,\tfrac{\text{m}}{\text{s}^2}$).

📘Teoria 2

Energia potencjalna — grawitacyjna i sprężystości
Energia potencjalna grawitacyjna: $$E_{pg} = mgh$$ Gdzie $h$ — wysokość nad przyjętym poziomem odniesienia, $g = 9{,}81$ m/s².
Energia potencjalna sprężystości (Hooke'a): $$E_{ps} = \frac{1}{2}kx^2$$ Gdzie $k$ — stała sprężyny [N/m], $x$ — odkształcenie od położenia równowagi.
Prosto mówiąc: Grawitacyjna: im wyżej ciało, tym więcej energii "zgromadzone" (może spaść). Sprężystości: im bardziej naciągnięta sprężyna, tym więcej energii (wyrzucenie piłki). Obie to "zmagazynowana zdolność do pracy".
Siła sprężystości (prawo Hooke'a): $F = -kx$ (skierowana przeciwnie do odkształcenia).
Praca sił grawitacji: $W_g = mgh$ (niezależna od drogi — siła zachowawcza).
Praca przy rozciąganiu sprężyny: $W = \dfrac{1}{2}kx^2 = E_{ps}$.
Przykład: Sprężyna $k=500$ N/m, odkształcenie 0,2 m. Energia? $$E_{ps} = \frac{1}{2}\cdot500\cdot(0{,}2)^2 = \frac{1}{2}\cdot500\cdot0{,}04 = 10 \text{ J}$$
⚡ Zapamiętaj: Poziom odniesienia dla $E_{pg}$ wybieramy dowolnie (zwykle podłogę lub niższy punkt). Liczy się tylko zmiana energii potencjalnej, nie jej wartość bezwzględna.
Energia potencjalna (klasa 1 LO)

Grawitacji

$E_p=m g h$ względem poziomu odniesienia.

Sprężystości

$E_s=\frac{k x^2}{2}$.

Siły zachowawcze

Praca nie zależy od drogi, lecz od położeń początkowego i końcowego.

∑Wzory 2

Energia kinetyczna i potencjalna
$$E_k = \frac{1}{2}mv^2, \quad E_p = mgh$$

Do czego służy: $E_k$ — energia ruchu; $E_p$ — energia związana z położeniem w polu grawitacyjnym. Zasada zachowania energii łączy je obydwie.

Zmienne

  • $E_k$ — energia kinetyczna (J)
  • $m$ — masa (kg)
  • $v$ — prędkość (m/s)
  • $E_p$ — energia potencjalna grawitacyjna (J)
  • $g \approx 9{,}81 \text{ m/s}^2$
  • $h$ — wysokość (m) względem przyjętego poziomu odniesienia

Zasada zachowania energii mechanicznej

Gdy brak sił dyssypacyjnych (brak tarcia): $E_k + E_p = \text{const}$

$$\frac{1}{2}mv_1^2 + mgh_1 = \frac{1}{2}mv_2^2 + mgh_2$$

Jak stosować

  1. Ustal poziom odniesienia dla $h$ (często podłoga lub najniższy punkt)
  2. Wypisz energie w punkcie A i B
  3. Przyrównaj sumy (jeśli brak tarcia) lub uwzględnij straty: $W_{\text{tarcie}} = E_{kA} + E_{pA} - E_{kB} - E_{pB}$

Przykład

Kamień spada z $h = 5$ m (z $v_0 = 0$). Prędkość tuż przed ziemią?

  1. $mgh = \frac{1}{2}mv^2 \Rightarrow v = \sqrt{2gh} = \sqrt{2 \cdot 10 \cdot 5} = 10 \text{ m/s}$

⚠️ Częsty błąd: W $E_k = \frac{1}{2}mv^2$ prędkość jest w metrach na sekundę — nie wstawiaj km/h! I pamiętaj o $\frac{1}{2}$.

Energia potencjalna (klasa 1 LO)
$$E_p=m g h,\qquad E_s=\dfrac{k x^2}{2}$$

Co liczy: energię potencjalną grawitacji i sprężystości.

🧩Quizy 1

📄Zadania z arkuszy 0

Prawdziwe zadania z arkuszy egzaminacyjnych (matura, egzamin ósmoklasisty, próbne) dotyczące tego tematu.

Brak zadań z arkuszy do tego tematu.
Zacznij dziś

Zacznij naukę już dziś — to nic nie kosztuje

Załóż bezpłatne konto i otwórz dostęp do pełnego śledzenia postępów, planów nauki i quizów. Arkusze i zadania podstawowe są dostępne bez rejestracji. Już ponad 5 000 uczniów uczy się z Matematix.