Параграф 60 ГДЗ Перышкин Иванов 7 класс (Физика)
- Как меняется потенциальная и кинетическая энергия при падении тела?
- Какие превращения энергии происходят при ударе стального шарика о стальную плиту?
- Приведите примеры физических явлений, в которых кинетическая и потенциальная энергия переходят друг в друга.
- Предложите эксперимент, подтверждающий, что энергия может переходить от одного тела к другому.
- Сформулируйте закон сохранения механической энергии.
- Что, по вашему мнению, вносит наибольший вклад в энергию вылетающей из лука стрелы — корпус лука или тетива?
- Стальной шарик висит на нити. Отклоним его в сторону и отпустим. Какие превращения энергии при этом происходят?
- Мяч массой $$100\ \text{г}$$ подброшен с поверхности земли вертикально вверх со скоростью $$20\ \text{м/с}$$. Чему равна его потенциальная энергия в высшей точке подъёма?
- Проверьте на опыте закон сохранения механической энергии. Для этого сделайте наклонную плоскость, например, из кабель-канала. Высоту подберите таким образом, чтобы брусок начинал движение из верхней точки без вашей помощи. Движение бруска по наклонной плоскости прямолинейное равноускоренное с начальной скоростью, равной нулю. В этом случае скорость бруска у основания наклонной плоскости можно определить по формуле $$v=\frac{2l}{t}$$, где $$l$$ — длина наклонной плоскости, $$t$$ — время движения. Учитывая, что потенциальная энергия тела $$E_{\text{п}}=mgh$$, а кинетическая — $$E_{\text{к}}=\frac{mv^2}{2}$$, можно сравнивать значения $$gh$$ и $$\frac{v^2}{2}$$. Обсудите результаты опыта с одноклассниками и учителем. Какой вывод можно сделать на основе полученных результатов?
- Посмотрите ролик «Маятник Максвелла» https://gotourl.ru/12654. Изучите принципы работы маятника. Почему маятник с течением времени поднимается на меньшую высоту? На что расходуется первоначальная энергия маятника?
1. При отпускании покоящегося тела его потенциальная энергия сначала максимальна, а кинетическая равна нулю. Во время падения потенциальная энергия уменьшается, а кинетическая увеличивается на ту же величину. В момент касания земли потенциальная энергия становится равной нулю, а кинетическая — максимальной.
2. При ударе стального шарика о стальную плиту его кинетическая энергия переходит во внутреннюю энергию шарика и плиты: на деформацию, нагрев и звук.
3. Примеры таких превращений:
- падение мяча на пол и его отскок;
- спуск санок с горы;
- натягивание тетивы лука или резинки рогатки.
4. Эксперимент: положить на гладкую поверхность неподвижный шарик и толкнуть в него другой шарик. После столкновения первый шарик начнёт двигаться, значит, энергия передалась от одного тела к другому. При измерении скоростей можно убедиться, что часть кинетической энергии одного шарика переходит к другому.
5. Закон сохранения механической энергии: в системе тел, взаимодействующих только силами тяжести и упругости, сумма кинетической и потенциальной энергий остаётся постоянной:
$$E_{к1}+E_{п1}=E_{к2}+E_{п2}$$
Наибольший вклад в энергию вылетающей из лука стрелы вносит корпус лука: именно он запасает потенциальную энергию при натяжении тетивы.
Упражнение 39
1. При отклонении шарик получает потенциальную энергию. При движении вниз она переходит в кинетическую, а при движении вверх — снова в потенциальную. Из-за сопротивления воздуха и трения часть механической энергии переходит во внутреннюю.
2. Потенциальная энергия мяча в высшей точке равна его начальной кинетической энергии:
$$E_{п}=E_{к}=\frac{mv^2}{2}$$
$$m=100\ \text{г}=0{,}1\ \text{кг},\quad v=20\ \text{м/с}$$
$$E_{п}=\frac{0{,}1\cdot 20^2}{2}=\frac{0{,}1\cdot 400}{2}=20\ \text{Дж}$$
Ответ: 20 Дж.
Задание 41
1. Проверим закон сохранения механической энергии для бруска на наклонной плоскости.
$$v=\frac{2l}{t}$$
$$m=200\ \text{г}=0{,}2\ \text{кг},\quad l=2\ \text{м},\quad t=0{,}8\ \text{с},\quad h=1{,}32\ \text{м}$$
$$v=\frac{2\cdot 2}{0{,}8}=5\ \text{м/с}$$
$$E_{п}=mgh=0{,}2\cdot 9{,}8\cdot 1{,}32\approx 2{,}59\ \text{Дж}$$
$$E_{к}=\frac{mv^2}{2}=\frac{0{,}2\cdot 5^2}{2}=2{,}5\ \text{Дж}$$
Значения почти совпадают. Небольшое различие объясняется погрешностью измерений и трением. Следовательно, потенциальная энергия бруска при движении по наклонной плоскости переходит в кинетическую.
2. Маятник Максвелла поднимается на меньшую высоту, потому что часть его механической энергии расходуется на трение и сопротивление воздуха и переходит во внутреннюю энергию. Первоначальная энергия маятника расходуется на движение маятника и на нагрев окружающих тел.
