Номер 21, страница 99, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава V. Работа, мощность, энергия. Параграф 26. Механическая энергия - номер 21, страница 99.

Условие.

21. Саша бросает баскетбольный мяч в корзину. Какие превращения энергии мяча происходят во время полёта мяча?

Решение.

Во время полета баскетбольного мяча происходят взаимные превращения двух видов механической энергии: кинетической (энергии движения) и потенциальной (энергии положения в поле тяжести Земли). Процесс можно разбить на несколько этапов.

1. Движение вверх

Сразу после броска, когда мяч покинул руки Саши, он обладает максимальной для своего полета скоростью, а значит и максимальной кинетической энергией ($E_к = \frac{mv^2}{2}$). По мере набора высоты $\text{h}$ скорость мяча $\text{v}$ под действием силы тяжести уменьшается. Это означает, что его кинетическая энергия уменьшается. Одновременно с этим растет его высота, а следовательно, увеличивается и его потенциальная энергия ($E_п = mgh$). Таким образом, во время полета вверх кинетическая энергия мяча превращается в потенциальную.

2. Высшая точка траектории

В самой высокой точке траектории скорость мяча достигает своего минимального значения (вертикальная составляющая скорости на мгновение становится равной нулю). В этот момент кинетическая энергия мяча минимальна, а потенциальная энергия — максимальна, так как мяч находится на максимальной высоте.

3. Движение вниз

После прохождения высшей точки мяч начинает двигаться вниз, к корзине. Его высота $\text{h}$ уменьшается, что приводит к уменьшению потенциальной энергии. При этом под действием силы тяжести скорость мяча $\text{v}$ начинает расти, что ведет к увеличению его кинетической энергии. Таким образом, при движении вниз происходит обратное превращение: потенциальная энергия мяча превращается в кинетическую.

Следует также отметить, что в реальных условиях на мяч действует сила сопротивления воздуха. Она совершает отрицательную работу, в результате чего часть полной механической энергии мяча ($E = E_к + E_п$) превращается во внутреннюю энергию (теплоту), которая рассеивается в окружающую среду. Поэтому полная механическая энергия мяча на протяжении полета постепенно уменьшается.

Ответ: Во время полета мяча вверх его кинетическая энергия превращается в потенциальную. В верхней точке траектории потенциальная энергия мяча максимальна, а кинетическая — минимальна. При полете мяча вниз его потенциальная энергия снова превращается в кинетическую. Из-за сопротивления воздуха часть механической энергии на протяжении всего полета переходит во внутреннюю энергию.