Номер 1, страница 155 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Механика. Глава 3. Законы сохранения в механике. Параграф 19. Энергия. Закон сохранения механической энергии - номер 1, страница 155.

Условие.

1. Расскажите, в каком случае тело или система тел может совершить работу. Приведите примеры, иллюстрирующие ваш ответ.

Решение.

Тело или система тел может совершить работу в том случае, если оно обладает запасом энергии, которую может передать другим телам. Работа в физике — это процесс и мера передачи энергии. Для совершения механической работы, определяемой формулой $A = F \cdot s \cdot \cos\alpha$, где $\text{F}$ — сила, $\text{s}$ — перемещение, а $\alpha$ — угол между ними, необходимо наличие двух условий: 1) тело должно действовать на другое тело с некоторой силой; 2) точка приложения силы должна перемещаться. Способность совершать работу напрямую связана с наличием у тела или системы тел какого-либо вида энергии: кинетической, потенциальной, внутренней и т.д.

При совершении работы одним телом (или системой) его собственная энергия уменьшается ровно на величину совершенной работы. Эта энергия передается другому телу, на которое было направлено действие, или превращается в другой вид энергии (например, в теплоту).

Вот несколько примеров, иллюстрирующих это положение:

1. Работа за счет потенциальной энергии. Вода, находящаяся на большой высоте в водохранилище ГЭС, обладает огромной потенциальной энергией. Падая вниз, она вращает турбины генератора. Сила тяжести, действующая на воду, совершает работу, и потенциальная энергия воды превращается в кинетическую энергию вращения турбины, а затем в электрическую энергию. Другой пример — поднятый молот, который при падении совершает работу по забиванию гвоздя.

2. Работа за счет кинетической энергии. Движущийся автомобиль обладает кинетической энергией. При торможении тормозные колодки прижимаются к дискам, и сила трения совершает работу, останавливая автомобиль. Кинетическая энергия автомобиля при этом превращается во внутреннюю энергию (нагрев) тормозных колодок и дисков. Аналогично, ветер (движущийся воздух) совершает работу, вращая лопасти ветряной мельницы.

3. Работа за счет внутренней энергии. В двигателе внутреннего сгорания горячий сжатый газ, образовавшийся при сгорании топлива, расширяется и толкает поршень. Сила давления газа совершает работу, которая передается на колеса автомобиля. Работа совершается за счет уменьшения внутренней энергии газа.

4. Работа за счет энергии упругой деформации. Натянутый лук обладает потенциальной энергией упругой деформации. Когда тетиву отпускают, она распрямляется и совершает работу, разгоняя стрелу. Энергия лука переходит в кинетическую энергию стрелы.

Ответ: Тело или система тел может совершить работу, если обладает запасом энергии и способно действовать с силой на другие тела, вызывая их перемещение. Совершение работы всегда сопровождается превращением одного вида энергии в другой или передачей энергии от одного тела к другому.