Номер 5, страница 101, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 8. Работа, мощность, энергия. Параграф 71. Энергия. Вопросы и задания - номер 5, страница 101.

Условие.

5. Приведите пример, когда тело обладает энергией, но не может совершить работу.

Решение.

Энергия является мерой способности тела совершить работу. Однако само наличие энергии у тела не означает, что оно в данный момент совершает работу. Работа в механике совершается только тогда, когда на тело действует сила и происходит перемещение этого тела под действием данной силы. Если одно из этих условий не выполняется (например, перемещение равно нулю), то работа не совершается, даже если тело обладает значительным запасом энергии.

Рассмотрим несколько примеров:

1. Тело, обладающее потенциальной энергией.
Камень, лежащий на вершине горы. Относительно подножия горы он обладает потенциальной энергией, которая рассчитывается по формуле $E_п = mgh$, где $\text{m}$ – масса камня, $\text{g}$ – ускорение свободного падения, а $\text{h}$ – высота горы. Эта энергия представляет собой "запасённую" работу, которую сила тяжести может совершить, если камень начнёт падать. Однако до тех пор, пока камень покоится на горе, его перемещение равно нулю ($s=0$), и, следовательно, работа, определяемая как $A = F \cdot s$, также равна нулю. Таким образом, камень имеет энергию, но не совершает работу.

2. Тело, обладающее энергией упругой деформации.
Сжатая пружина, концы которой зафиксированы. Она обладает потенциальной энергией упругой деформации, которая описывается формулой $E_п = \frac{kx^2}{2}$, где $\text{k}$ – жёсткость пружины, а $\text{x}$ – её деформация. Эта энергия может быть использована для совершения работы (например, для выталкивания шарика), но пока пружина остаётся в зафиксированном сжатом состоянии, она не перемещается и работу не совершает.

3. Тело, обладающее внутренней (тепловой) энергией.
Горячий чайник. Его молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении, и он обладает значительной внутренней энергией. Эта энергия может быть преобразована в работу (как в паровом двигателе), но если чайник просто стоит на столе, он не совершает никакой механической работы.

Ответ: Примером тела, которое обладает энергией, но не совершает работу, является книга, лежащая на полке. Она обладает потенциальной энергией относительно пола ($E_п = mgh$), но так как она неподвижна, её перемещение равно нулю, и, следовательно, работа не совершается ($A=0$).