Номер 1, страница 182 - гдз по физике 7 класс учебник Башарулы, Тезекеев

Опишите, какие превращения энергии происходят в приведенных ниже заданиях.

1. Какими видами механической энергии обладают при падении на пол резиновый и пластилиновый шары. В чем различие между этими процессами?

1. Какими видами механической энергии обладают при падении на пол резиновый и пластилиновый шары. В чем различие между этими процессами?

Решение:

Рассмотрим превращения энергии на всех этапах: во время падения и при ударе о пол.

Этап 1: Падение (одинаков для обоих шаров)

В самом начале, находясь на некоторой высоте $h$ над полом, и резиновый, и пластилиновый шары обладают потенциальной энергией, которая определяется формулой $E_p = mgh$, где $m$ — масса шара, а $g$ — ускорение свободного падения. Кинетическая энергия в этот момент равна нулю.

В процессе падения высота шаров уменьшается, а скорость растет. Происходит непрерывное превращение потенциальной энергии в кинетическую энергию, формула которой $E_k = \frac{mv^2}{2}$. Таким образом, во время падения шары одновременно обладают и потенциальной, и кинетической энергией. Если пренебречь сопротивлением воздуха, их полная механическая энергия $E = E_p + E_k$ остается постоянной.

Этап 2: Удар о пол (здесь проявляются различия)

Резиновый шар:

При столкновении с полом резиновый шар деформируется. Его кинетическая энергия, максимальная перед ударом, переходит в потенциальную энергию упругой деформации. Поскольку резина является упругим материалом, она стремится восстановить свою форму. Накопленная потенциальная энергия деформации преобразуется обратно в кинетическую энергию, заставляя шар отскочить от пола. Такой удар называют упругим. Однако часть механической энергии при ударе все же теряется, превращаясь во внутреннюю энергию (нагрев) и энергию звуковых волн. Поэтому шар отскакивает на высоту, меньшую первоначальной.

Цепочка превращений энергии для резинового шара при ударе: Кинетическая энергия $\rightarrow$ Потенциальная энергия упругой деформации $\rightarrow$ Кинетическая энергия (отскок) + Внутренняя энергия + Энергия звука.

Пластилиновый шар:

Пластилин, в отличие от резины, является неупругим (пластичным) материалом. При ударе о пол он также деформируется, но эта деформация необратима — шар не восстанавливает свою форму. Вся его кинетическая энергия расходуется на работу по деформации и полностью переходит во внутреннюю энергию (шар и пол в месте удара заметно нагреваются). Шар не отскакивает. Такой удар называют абсолютно неупругим.

Цепочка превращений энергии для пластилинового шара при ударе: Кинетическая энергия $\rightarrow$ Внутренняя энергия (включая работу по деформации).

Основное различие между этими процессами заключается в характере столкновения с поверхностью, который определяется свойствами материала шаров. Удар резинового шара является упругим, и большая часть его механической энергии сохраняется. Удар пластилинового шара — неупругий, и вся его механическая энергия переходит в другие, немеханические виды энергии (в основном, во внутреннюю).

Ответ:

При падении оба шара обладают потенциальной и кинетической энергией, при этом потенциальная энергия переходит в кинетическую. Различие заключается в процессе удара о пол: резиновый шар испытывает упругий удар, при котором большая часть механической энергии сохраняется (превращается в потенциальную энергию деформации и обратно в кинетическую), что вызывает отскок. Пластилиновый шар испытывает неупругий удар, при котором вся его механическая энергия превращается во внутреннюю энергию, и он не отскакивает.