Номер 20, страница 80 - гдз по физике 7 класс тетрадь-тренажёр Артеменков, Белага

VIII. Работа, мощность, энергия. Выполняем тест - номер 20, страница 80.

Условие.

20. Монетка, подброшенная вверх, падает обратно в ладонь. Её потенциальная энергия уменьшается, а кинетическая увеличивается:

1) при движении сверху вниз

2) при движении снизу вверх

3) на любом участке траектории

Решение.

Решение

Рассмотрим два вида механической энергии монетки: потенциальную и кинетическую. Полная механическая энергия системы (в данном случае монетки) в отсутствие сил трения (сопротивления воздуха) сохраняется.

Потенциальная энергия тела в поле тяжести Земли зависит от его высоты над некоторым условным нулевым уровнем (например, уровнем ладони) и рассчитывается по формуле:$E_p = mgh$, где $\text{m}$ — масса, $\text{g}$ — ускорение свободного падения, $\text{h}$ — высота.

Из формулы видно, что потенциальная энергия прямо пропорциональна высоте: чем выше тело, тем больше его потенциальная энергия.

Кинетическая энергия тела зависит от его скорости и рассчитывается по формуле:$E_k = \frac{mv^2}{2}$, где $\text{v}$ — скорость.

Из формулы видно, что кинетическая энергия пропорциональна квадрату скорости: чем больше скорость тела, тем больше его кинетическая энергия.

В задаче требуется определить, на каком этапе движения потенциальная энергия монетки уменьшается, а кинетическая — увеличивается. Проанализируем предложенные варианты.

① при движении сверху вниз

Когда монетка падает (движется сверху вниз), её высота $\text{h}$ над ладонью уменьшается. Следовательно, её потенциальная энергия $E_p$ также уменьшается. Под действием силы тяжести скорость монетки $\text{v}$ возрастает. Следовательно, её кинетическая энергия $E_k$ увеличивается. Таким образом, при движении вниз происходит переход потенциальной энергии в кинетическую. Это полностью соответствует условию задачи.

② при движении снизу вверх

Когда монетка летит вверх, её высота $\text{h}$ увеличивается. Это приводит к увеличению её потенциальной энергии $E_p$. При этом скорость монетки $\text{v}$ под действием силы тяжести уменьшается, что ведёт к уменьшению её кинетической энергии $E_k$. Этот вариант противоречит условию задачи.

③ на любом участке траектории

Данное утверждение неверно, поскольку, как показано выше, характер изменения энергий при движении вверх и вниз прямо противоположен.

Таким образом, условие, при котором потенциальная энергия уменьшается, а кинетическая увеличивается, выполняется только при движении монетки сверху вниз.

Ответ: ① при движении сверху вниз.