Номер 2, страница 168, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Механика. Глава III. Законы сохранения в механике. Параграф 17. Энергия и работа. Потенциальная и кинетическая энергии - номер 2, страница 168.

Условие.

°2. Как изменяется энергия пружины, когда сжатая пружина распрямляет-ся (рис. 17.1)?

Рис. 17.1

Решение 2.

2. Решение

Энергия деформированной (в данном случае, сжатой) пружины является потенциальной энергией упругой деформации. Она вычисляется по формуле:

$E_п = \frac{kx^2}{2}$

где $\text{k}$ — это жесткость пружины, а $\text{x}$ — это величина ее деформации (сжатия или растяжения) относительно положения равновесия.

В начальном состоянии (верхний рисунок) пружина сжата. Это означает, что величина ее деформации $\text{x}$ имеет некоторое максимальное значение, и, следовательно, потенциальная энергия пружины максимальна.

Когда пружина начинает распрямляться, она толкает шарик. В этом процессе величина сжатия $\text{x}$ постепенно уменьшается. Пружина стремится вернуться в свое недеформированное состояние (положение равновесия), которое показано на нижнем рисунке.

В конечном состоянии, когда пружина полностью распрямилась и достигла положения равновесия, ее деформация $\text{x}$ становится равной нулю. В этот момент ее потенциальная энергия также становится равной нулю:

$E_п = \frac{k \cdot 0^2}{2} = 0$

Таким образом, по мере распрямления сжатой пружины ее потенциальная энергия уменьшается от максимального значения до нуля. Эта энергия не исчезает, а преобразуется в кинетическую энергию движения шарика (согласно закону сохранения энергии).

Ответ: Когда сжатая пружина распрямляется, ее энергия уменьшается.