Номер 3, 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 3, страница 168.

Условие.

°3. Как изменяется энергия пружины, когда недеформированную пружину: сжимают; растягивают?

Изменение энергии тела или системы тел равно по модулю работе, совершённой этим телом или этой системой тел, но имеет знак, противоположный знаку работы. Поэтому единица энергии совпадает с единицей работы, то есть единицей энергии является джоуль (Дж).

Решение 2.

Энергия пружины — это потенциальная энергия упругой деформации. Для недеформированной пружины, находящейся в положении равновесия, её потенциальная энергия считается равной нулю. При любой деформации (сжатии или растяжении) в пружине запасается энергия, которая рассчитывается по формуле:

$E_п = \frac{kx^2}{2}$

где $\text{k}$ — это коэффициент жесткости пружины, а $\text{x}$ — это величина её деформации (смещения от положения равновесия).

сжимают:
Когда недеформированную пружину сжимают, её длина уменьшается. Величина деформации $\text{x}$ становится отличной от нуля. Чтобы сжать пружину, необходимо приложить внешнюю силу и совершить работу. Эта работа преобразуется в потенциальную энергию пружины. Так как в формуле для энергии величина деформации $\text{x}$ возводится в квадрат ($x^2 > 0$), то при любом сжатии ($x \neq 0$) энергия пружины будет положительной. Следовательно, энергия пружины увеличивается по сравнению с её нулевой энергией в недеформированном состоянии.
Ответ: энергия пружины увеличивается.

растягивают:
Когда недеформированную пружину растягивают, её длина увеличивается, и величина деформации $\text{x}$ снова становится отличной от нуля. Внешняя сила совершает работу против сил упругости, и эта работа запасается в пружине в виде потенциальной энергии. Как и в случае сжатия, из-за того, что смещение $\text{x}$ в формуле находится в квадрате ($x^2 > 0$), потенциальная энергия пружины $E_п$ становится больше нуля. Таким образом, при растяжении энергия пружины также увеличивается.
Ответ: энергия пружины увеличивается.