Номер 5, страница 152 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Механика. 4. Законы сохранения. Параграф 34. Абсолютно неупругое и абсолютно упругое столкновения. Творческие задания - номер 5, страница 152.

Условие.

5. Выполняется ли принцип минимума потенциальной энергии в жизнедеятельности человека?

Решение.

5. Выполняется ли принцип минимума потенциальной энергии в жизнедеятельности человека?

Принцип минимума потенциальной энергии, являющийся фундаментальным для многих областей физики, гласит, что любая консервативная система стремится занять такое состояние, в котором её потенциальная энергия минимальна. Это состояние соответствует устойчивому равновесию. Классический пример — шар, находящийся на дне сферической чаши, где его гравитационная потенциальная энергия ($E_p = mgh$) достигает минимума.

Применение этого принципа к такой сложной, нелинейной и открытой системе, как человек и его жизнедеятельность, требует комплексного подхода и не может быть прямолинейным. Можно выделить аргументы как в пользу, так и против его выполнения.

С одной стороны, в некоторых аспектах принцип можно считать выполняющимся. Во-первых, на физиологическом уровне: наше тело инстинктивно стремится к минимизации энергетических затрат. В состоянии покоя человек принимает позу, требующую минимального мышечного напряжения (сидя, лежа), что снижает центр тяжести тела и, соответственно, его потенциальную энергию. Во-вторых, на поведенческом уровне: люди часто бессознательно выбирают путь наименьшего сопротивления, что известно как принцип наименьшего усилия. Мы пользуемся лифтами, а не лестницами, и прокладываем дороги, огибая крутые подъемы, что является аналогом стремления к минимуму "энергии", необходимой для достижения цели.

С другой стороны, во многих ключевых аспектах жизнедеятельности этот принцип фундаментально нарушается. Во-первых, сама жизнь как неравновесный процесс: с точки зрения термодинамики, живой организм — это открытая система, существующая вдали от равновесия. Жизнь — это активный процесс поддержания высокоупорядоченной структуры за счет постоянного потребления энергии. Состояние с истинным минимумом энергии для биологической системы — это состояние после смерти, когда происходит распад. Следовательно, жизнь является процессом, активно противостоящим стремлению к минимуму энергии. Во-вторых, сознательная деятельность и целеполагание: в отличие от неодушевленных предметов, человек обладает волей и ставит цели, достижение которых практически всегда требует совершения работы и увеличения энергии. Альпинист, взбирающийся на гору, ученый, решающий сложную проблему, или инженер, строящий небоскреб, — все они целенаправленно выводят себя и окружающие системы из состояний с низкой энергией в состояния с более высокой.

Таким образом, хотя на микроуровне отдельных действий и в стремлении к физическому комфорту можно усмотреть проявления принципа минимума энергии, в глобальном масштабе жизнедеятельность человека ему не подчиняется. Скорее наоборот, человеческое развитие, культура и цивилизация являются результатом способности преодолевать этот принцип, сознательно затрачивая энергию для достижения состояний с более высокой организацией и потенциалом.

Ответ: Принцип минимума потенциальной энергии не выполняется в жизнедеятельности человека в его глобальном, всеобъемлющем смысле. Жизнь как биологический и социальный феномен представляет собой активный процесс поддержания и создания высокоэнергетических, неравновесных состояний. Однако на уровне отдельных физиологических реакций и простых поведенческих актов, направленных на экономию сил и достижение комфорта, можно наблюдать проявления, аналогичные этому физическому принципу.