Номер ?3, страница 122, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 8. Работа, мощность, энергия. Параграф 77. Лабораторные и исследовательские работы. Вопросы для обсуждения - номер ?3, страница 122.

Условие.

За счёт какой механической энергии совершается работа по подъёму обычного воздушного шарика?

Решение.

Работа по подъёму воздушного шарика, наполненного газом легче воздуха (например, гелием), совершается архимедовой (выталкивающей) силой. Эта сила возникает из-за того, что давление воздуха на нижнюю часть шарика больше, чем на верхнюю.

Однако источником энергии для совершения этой работы является изменение полной потенциальной энергии системы «шарик – окружающий воздух» в гравитационном поле Земли. Система стремится перейти в состояние с наименьшей потенциальной энергией, что и происходит, когда менее плотное тело (шарик) поднимается, а более плотная среда (воздух) опускается, занимая его место.

Когда шарик поднимается на некоторую высоту, его собственная потенциальная энергия увеличивается. Одновременно с этим объём воздуха, который шарик вытесняет, опускается вниз. Так как плотность воздуха больше плотности газа внутри шарика, масса этого объёма воздуха превышает массу шарика. В результате уменьшение потенциальной энергии опускающегося воздуха оказывается больше, чем увеличение потенциальной энергии поднимающегося шарика.

Эта разница в потенциальной энергии и преобразуется в работу по подъёму шарика, сообщая ему кинетическую энергию и преодолевая сопротивление воздуха.

Ответ: Работа по подъёму воздушного шарика совершается за счёт уменьшения полной потенциальной энергии системы «шарик – окружающий воздух». При подъёме шарика более тяжёлый вытесненный им воздух опускается вниз, что приводит к общему уменьшению потенциальной энергии системы, которая и преобразуется в работу.