'n Elektrisiese waterpomp genereer 'n kraguitset van 7 200 W om 850 kg water teen KONSANTE SNELHEID uit reservoir B na reservoir A deur die pyp toe 'n hoogte van 12,58 m gepomp word. Ignoreer die effek van wrywing. 4.1.1 Teken 'n benoemde vrye liggaamdiagram (vrye kragdiagram) wat AL die kragte aandui wat op die 850 kg massa water uitgeoefen word soos dit deur die pyp tot 'n hoogte van 12,58 m beweeg. 4.1.2 Beskou die beweging van die 850 kg massa water soos wat dit al langs die hoogte van 12,58 m beweeg. Bereken die: 4.1.2 Krag wat op die water toegedien word. 4.1.3 Snelheid waartene die water beweeg. 4.2 Die totale massa water wat op enige gegewe tydstip deur die 6 m-gedeelte van die pyp beweeg, is 274 kg. 4.2.1 Stel die beginsel van behoud van meganiese energie in woorde. 4.2.2 Skryf die grootte van die arbeid nodig deur die gravitasiekrag om die water oor die 6 m-gedeelte van die pyp te beweeg. 4.2.3 Verduidelik die antwoord op VRAAG 4.2.2 verder. Gebruik 'n formule om dit te ondersteun. 4.3 Bereken die: 4.3.1 Totale meganiese energie van die geisoleerde sisteem, wat 2 774 kg massa water bevat, is 3379,82 J. 4.3.2 Positiewe masien vanaf VRAAG 4.1.3 en 4.3.1

NSC Technical Sciences Energy and conservation of mechanical energy: 'n Elektrisiese waterpomp genere

'n Elektrisiese waterpomp genereer 'n kraguitset van 7 200 W om 850 kg water teen KONSANTE SNELHEID uit reservoir B na reservoir A deur die pyp toe 'n hoogte van 12,58 m gepomp word - NSC Technical Sciences - Question 4 - 2024 - Paper 1

Question 4

'n Elektrisiese waterpomp genereer 'n kraguitset van 7 200 W om 850 kg water teen KONSANTE SNELHEID uit reservoir B na reservoir A deur die pyp toe 'n hoogte van 12,... show full transcript

Worked Solution & Example Answer:'n Elektrisiese waterpomp genereer 'n kraguitset van 7 200 W om 850 kg water teen KONSANTE SNELHEID uit reservoir B na reservoir A deur die pyp toe 'n hoogte van 12,58 m gepomp word - NSC Technical Sciences - Question 4 - 2024 - Paper 1

Step 1

4.1.1 Teken 'n benoemde vrye liggaamdiagram (vrye kragdiagram) wat AL die kragte aandui wat op die 850 kg massa water uitgeoefen word soos dit deur die pyp tot 'n hoogte van 12,58 m beweeg.

96%

114 rated

Answer

Die vrye liggaamdiagram moet die volgende kragte aandui:

Die gewig van die watermassa, wat na beneden werk en bereken kan word as:

$F_g = mg$

Waar:
- $m = 850 \, kg$ (massa van die water)
- $g = 9,8 \, m/s^2$ (versnelling als gevolg van die gravitasie)
Dit gee $F_g = 850 \, kg imes 9,8 \, m/s^2 = 8330 \, N$ na beneden.
Die druk wat deur die pomp toegepas word, wat na bo werk.
Eventuele weerstandskragte, hoewel verwaarloosbaar in hierdie scenario.

Step 2

4.1.2 Beskou die beweging van die 850 kg massa water soos wat dit al langs die hoogte van 12,58 m beweeg.

99%

104 rated

Answer

Die krag wat op die water toegedien word kan bepaal word as gelyk aan die gewig:

$F_{pomp} = F_g$

Dus,

$F_{pomp} = 8330 \, N$

Dit dui aan dat die pomp 'n krag van 8330 N na bo toepas op die water.

Step 3

4.1.3 Snelheid waartene die water beweeg.

96%

101 rated

Answer

Die snelheid van die water kan bereken word met die volgende formules:

$P = F rac{ ext{d}x}{ ext{d}t}$ $P_{ ext{avg}} = rac{W}{ ext{d}t}$

Gegewe:

$P = 7200 \, W$
$d = 12,58 \, m$
$F = 8330 \, N$

Oplossing:

$v = rac{W}{F} = rac{7200}{8330} = 0,86 \, m/s$

Step 4

4.2.1 Stel die beginsel van behoud van meganiese energie in woorde.

98%

120 rated

Answer

Die beginsel van behoud van meganiese energie dui aan dat in 'n geisoleerde sisteem die totale meganiese energie, wat die potensiële en kinetiese energie insluit, konstant bly, solank daar geen eksterne kragte soos wrywing of lugweerstand teenwoordig is nie.

Step 5

4.2.2 Skryf die grootte van die arbeid nodig deur die gravitasiekrag om die water oor die 6 m-gedeelte van die pyp te beweeg.

97%

117 rated

Answer

Die arbeid verrig deur die gravitasiekrag kan bereken word met:

$W = F imes d imes ext{cos}( heta)$

Waar:

$F = 8330 \, N$ (die gewig van die water)
$d = 6 \, m$
$heta = 0^ ext{o}$ (aangesien die beweging vertikaal teen 'n gravitasievlak is)

Dit gee:

$W = 8330 imes 6 imes ext{cos}(0) = 49980 \, J$

Step 6

4.2.3 Verduidelik die antwoord op VRAAG 4.2.2 verder. Gebruik 'n formule om dit te ondersteun.

97%

121 rated

Answer

Die arbeid wat deur die gravitasiekrag verrig word, is positief omdat die rigting van die verplasing (opwaarts) teen die rigting van die gravitasiekrag (neerwaarts) werk. Dit kan bereken word as:

$W_g = F_g imes d imes ext{cos}(180^ ext{o})$

Dit impliseer dat die netto arbeid gelyk is aan die verlies in potensiële energie van die water.

Step 7

4.3.1 Totale meganiese energie van die geisoleerde sisteem, wat 274 kg massa water bevat, is 3379,82 J.

96%

114 rated

Answer

Die totale meganiese energie $E_{m}$ van die sisteem kan gestruktureer word deur die som van die potensiële en kinetiese energie:

$E_{m} = E_{k} + E_{p}$

Waar:

$E_{p} = mgh = 274 imes 9.8 imes h$ (potensiële energie aet hoogte $h$ )
$E_{k} = rac{1}{2} mv^2$ (kinetiese energie)

Dit maak die totale meganiese energie gelyk aan 3379,82 J.

Step 8

4.3.2 Positiewe masien vanaf VRAAG 4.1.3 en 4.3.1

99%

104 rated

Answer

Die positiewe masien se berekeningen is gebaseer op die energie wat die water gedra, wat gelyk is aan die som van die potensiële en kinetiese energie.

Dit kan gevisualiseer word as: $E_{m} = E_{k} + E_{p}$ . Hierdie waarde bevestig hoe die energie in die sisteem afspeel terwyl die massa water beweeg.

'n Elektrisiese waterpomp genereer 'n kraguitset van 7 200 W om 850 kg water teen KONSANTE SNELHEID uit reservoir B na reservoir A deur die pyp toe 'n hoogte van 12,58 m gepomp word - NSC Technical Sciences - Question 4 - 2024 - Paper 1

Worked Solution & Example Answer:'n Elektrisiese waterpomp genereer 'n kraguitset van 7 200 W om 850 kg water teen KONSANTE SNELHEID uit reservoir B na reservoir A deur die pyp toe 'n hoogte van 12,58 m gepomp word - NSC Technical Sciences - Question 4 - 2024 - Paper 1

4.1.1 Teken 'n benoemde vrye liggaamdiagram (vrye kragdiagram) wat AL die kragte aandui wat op die 850 kg massa water uitgeoefen word soos dit deur die pyp tot 'n hoogte van 12,58 m beweeg.

4.1.2 Beskou die beweging van die 850 kg massa water soos wat dit al langs die hoogte van 12,58 m beweeg.

4.1.3 Snelheid waartene die water beweeg.

4.2.1 Stel die beginsel van behoud van meganiese energie in woorde.

4.2.2 Skryf die grootte van die arbeid nodig deur die gravitasiekrag om die water oor die 6 m-gedeelte van die pyp te beweeg.

4.2.3 Verduidelik die antwoord op VRAAG 4.2.2 verder. Gebruik 'n formule om dit te ondersteun.

4.3.1 Totale meganiese energie van die geisoleerde sisteem, wat 274 kg massa water bevat, is 3379,82 J.

4.3.2 Positiewe masien vanaf VRAAG 4.1.3 en 4.3.1

Join the NSC students using SimpleStudy...