Номер 11, 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 11, страница 155.

Условие.

11. Поясните, как изменяется потенциальная энергия системы «груз + Земля» при движении груза: а) вверх; б) вниз; в) по горизонтали.

Решение.

Потенциальная энергия системы «груз + Земля» (гравитационная потенциальная энергия) зависит от взаимного расположения груза и Земли, а именно от высоты груза над условным нулевым уровнем (например, поверхностью Земли). Она вычисляется по формуле: $E_p = mgh$, где $\text{m}$ – масса груза, $\text{g}$ – ускорение свободного падения, а $\text{h}$ – высота груза над нулевым уровнем.

а) вверх

При движении груза вверх его высота $\text{h}$ над поверхностью Земли увеличивается. Так как масса $\text{m}$ и ускорение свободного падения $\text{g}$ являются постоянными положительными величинами, то, согласно формуле $E_p = mgh$, потенциальная энергия системы «груз + Земля» будет увеличиваться. Работа, совершаемая внешней силой против силы тяжести, идет на увеличение потенциальной энергии системы.

Ответ: Потенциальная энергия системы увеличивается.

б) вниз

При движении груза вниз его высота $\text{h}$ над поверхностью Земли уменьшается. Следовательно, потенциальная энергия системы $E_p$ будет уменьшаться. В этом случае работа силы тяжести положительна, и потенциальная энергия переходит в другие виды энергии, например, в кинетическую энергию груза.

Ответ: Потенциальная энергия системы уменьшается.

в) по горизонтали

При движении груза в горизонтальном направлении его высота $\text{h}$ над нулевым уровнем остается постоянной ($h = \text{const}$). Поскольку $\text{m}$ и $\text{g}$ также не изменяются, потенциальная энергия системы $E_p = mgh$ остается неизменной. В этом случае вектор силы тяжести перпендикулярен вектору перемещения груза, поэтому работа силы тяжести равна нулю, и потенциальная энергия не изменяется.

Ответ: Потенциальная энергия системы не изменяется.