Номер 2, страница 145 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Вопросы к параграфу. Параграф 44. Потенциальная энергия. Глава 4. Законы сохранения в механике - номер 2, страница 145.

Условие.

Решение.

Решение 3.

В чём состоит различие между кинетической энергией и потенциальной?

Различие между кинетической и потенциальной энергией заключается в их фундаментальной природе и условиях возникновения. Обе являются формами механической энергии и в замкнутых консервативных системах могут переходить друг в друга.

Кинетическая энергия ($E_k$) — это энергия, которой обладает тело вследствие своего движения. Она напрямую зависит от массы тела ($m$) и квадрата его скорости ($v$). Любой объект, имеющий скорость относительно выбранной системы отсчёта, обладает кинетической энергией. Она вычисляется по формуле: $E_k = \frac{mv^2}{2}$. Примерами тел, обладающих кинетической энергией, являются летящий самолёт, бегущий человек или катящийся мяч.

Потенциальная энергия ($E_p$) — это энергия, обусловленная взаимодействием тел или частей одного тела и их взаимным положением. Это «скрытая» или «запасённая» энергия, которая имеет потенциал для совершения работы или превращения в кинетическую энергию. Существуют разные виды потенциальной энергии. Например, гравитационная потенциальная энергия тела, поднятого над поверхностью планеты, определяется его массой ($m$), высотой ($h$) и ускорением свободного падения ($g$): $E_p = mgh$. Другой пример — потенциальная энергия упруго деформированной пружины, которая зависит от её жёсткости ($k$) и величины деформации ($x$): $E_p = \frac{kx^2}{2}$.

Таким образом, ключевые различия сводятся к следующему:

1. Источник: Кинетическая энергия порождается движением, а потенциальная — положением или конфигурацией.

2. Зависимость: Кинетическая энергия зависит от скорости, в то время как потенциальная зависит от координат (высоты, расстояния, степени деформации).

3. Характер: Кинетическая энергия является энергией «активного действия», а потенциальная — энергией «возможности» или «скрытого запаса».

Наглядный пример — яблоко, падающее с дерева. На ветке оно покоится и обладает максимальной потенциальной энергией (относительно земли) и нулевой кинетической. В процессе падения его высота уменьшается, а скорость растёт, то есть потенциальная энергия преобразуется в кинетическую. Непосредственно перед ударом о землю его потенциальная энергия минимальна (близка к нулю), а кинетическая — максимальна.

Ответ:

Кинетическая энергия — это энергия движения, зависящая от массы и скорости тела ($E_k = \frac{mv^2}{2}$). Потенциальная энергия — это энергия взаимодействия или положения, зависящая от взаимного расположения тел или их частей (например, от высоты тела над землёй, $E_p = mgh$). Основное различие заключается в том, что кинетическая энергия связана с фактом движения, а потенциальная — с положением тела в силовом поле или с его внутренней конфигурацией.