Номер 4, страница 105, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 8. Работа, мощность, энергия. Параграф 73. Закон сохранения механической энергии. Повторим изученное - номер 4, страница 105.

Условие.

• Чему равна полная механическая энергия?

Решение.

Чему равна полная механическая энергия?

Полная механическая энергия ($\text{E}$) системы тел — это скалярная физическая величина, равная сумме кинетической энергии ($E_k$) и потенциальной энергии ($E_p$) этих тел. Она характеризует движение и взаимодействие тел в системе.

Формула для полной механической энергии имеет вид:

$E = E_k + E_p$

Рассмотрим составляющие полной механической энергии:

1. Кинетическая энергия ($E_k$) — это энергия движения тела. Она зависит от массы тела ($\text{m}$) и квадрата скорости его движения ($\text{v}$). Рассчитывается по формуле:

$E_k = \frac{mv^2}{2}$

2. Потенциальная энергия ($E_p$) — это энергия, которая определяется взаимным расположением взаимодействующих тел или частей одного и того же тела. Существует несколько видов потенциальной энергии, наиболее распространенные в механике:

- Потенциальная энергия тела, поднятого над поверхностью Земли (гравитационная потенциальная энергия). Она зависит от массы тела ($\text{m}$), высоты ($\text{h}$), на которую оно поднято относительно некоторого нулевого уровня, и ускорения свободного падения ($\text{g}$):

$E_p = mgh$

- Потенциальная энергия упруго деформированного тела (например, сжатой или растянутой пружины). Она зависит от жесткости пружины ($\text{k}$) и величины ее деформации ($\text{x}$):

$E_p = \frac{kx^2}{2}$

Таким образом, в общем случае полная механическая энергия системы, состоящей из тела массой $\text{m}$, движущегося на высоте $\text{h}$ и прикрепленного к пружине, может быть выражена как сумма всех видов энергии:

$E = \frac{mv^2}{2} + mgh + \frac{kx^2}{2}$

Важно отметить закон сохранения полной механической энергии: в замкнутой системе тел, в которой действуют только консервативные (потенциальные) силы (например, сила тяжести и сила упругости) и отсутствуют силы трения, полная механическая энергия сохраняется, то есть остается постоянной ($E = \text{const}$). Если же в системе действуют неконсервативные силы (например, сила трения), то полная механическая энергия системы изменяется (обычно уменьшается), переходя в другие виды энергии (например, в тепловую).

Ответ: Полная механическая энергия — это сумма кинетической и потенциальной энергий системы тел. Она вычисляется по формуле $E = E_k + E_p$.