Номер 1, страница 145 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Вопросы к параграфу. Параграф 44. Потенциальная энергия. Глава 4. Законы сохранения в механике - номер 1, страница 145.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Кинетическая и потенциальная энергия, несмотря на то, что описывают разные аспекты состояния тела (кинетическая — энергию движения, а потенциальная — энергию взаимодействия или положения), имеют ряд фундаментальных сходств:

• Единая природа и единица измерения. И кинетическая, и потенциальная энергия являются видами механической энергии. Они характеризуют способность тела или системы тел совершать работу. В Международной системе единиц (СИ) обе энергии измеряются в джоулях (Дж).
• Скалярный характер. Обе энергии являются скалярными величинами, то есть они характеризуются только числовым значением и не имеют направления в пространстве.
• Составляющие полной механической энергии. Они являются компонентами полной механической энергии системы. Для замкнутой консервативной системы (в которой действуют только консервативные силы, например, сила тяжести и сила упругости) полная механическая энергия, равная их сумме, сохраняется: $E = E_k + E_p = \text{const}$.
• Взаимопревращаемость. Одно из самых важных сходств — это их способность превращаться друг в друга. Например, когда камень падает, его потенциальная энергия ($E_p = mgh$) уменьшается, но при этом растет скорость и, следовательно, кинетическая энергия ($E_k = \frac{mv^2}{2}$). При подъеме тела происходит обратный процесс.
• Зависимость от массы. В наиболее распространенных случаях обе энергии прямо пропорциональны массе ($m$) тела. Это видно из формул кинетической энергии $E_k = \frac{mv^2}{2}$ и гравитационной потенциальной энергии $E_p = mgh$.
• Относительность значения. Величина как кинетической, так и потенциальной энергии зависит от выбора системы отсчета. Кинетическая энергия тела зависит от его скорости, которая относительна (ее значение разное для разных наблюдателей). Потенциальная энергия зависит от выбора нулевого уровня — положения, в котором она условно принимается равной нулю (например, уровень поверхности Земли, где $h=0$).

Таким образом, хотя эти два вида энергии описывают разные состояния, они являются взаимосвязанными проявлениями единой физической сущности — механической энергии.

Ответ: Сходство кинетической и потенциальной энергии состоит в том, что обе являются видами механической энергии, измеряются в одних и тех же единицах (джоулях), являются скалярными величинами, могут превращаться друг в друга, зависят от массы тела и от выбора системы отсчета, а их сумма остается постоянной для замкнутой консервативной системы.