Номер 3, страница 28, часть 2 - гдз по физике 7 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 2. Глава 4. Механическая работа. Энергия. Закон сохранения механической энергии. Параграф 43. Система тел. Потенциальная энергия - номер 3, страница 28.

Условие.

3. Тело массой 4 кг подняли с высоты 10 м над Землёй на высоту 50 м. Какую минимальную работу для этого необходимо было совершить? Определите начальную и конечную потенциальную энергию системы «тело – Земля».

Ответ: _______

Решение.

Дано:

Масса тела, $m = 4$ кг
Начальная высота, $h_1 = 10$ м
Конечная высота, $h_2 = 50$ м
Ускорение свободного падения, $g \approx 10$ м/с$^2$

Найти:

Минимальную работу, $A_{min}$ — ?
Начальную потенциальную энергию, $E_{p1}$ — ?
Конечную потенциальную энергию, $E_{p2}$ — ?

Решение:

Определите начальную и конечную потенциальную энергию системы «тело — Земля».

Потенциальная энергия тела в поле тяготения Земли определяется высотой тела над нулевым уровнем и вычисляется по формуле:

$E_p = mgh$

Начальная потенциальная энергия тела на высоте $h_1$:

$E_{p1} = mgh_1 = 4 \text{ кг} \cdot 10 \text{ м/с}^2 \cdot 10 \text{ м} = 400 \text{ Дж}$

Конечная потенциальная энергия тела на высоте $h_2$:

$E_{p2} = mgh_2 = 4 \text{ кг} \cdot 10 \text{ м/с}^2 \cdot 50 \text{ м} = 2000 \text{ Дж}$

Ответ: начальная потенциальная энергия системы составляет 400 Дж, конечная потенциальная энергия — 2000 Дж.

Какую минимальную работу для этого необходимо было совершить?

Минимальная работа, совершаемая внешней силой при подъеме тела без изменения его кинетической энергии, равна изменению его потенциальной энергии.

$A_{min} = \Delta E_p = E_{p2} - E_{p1}$

Подставим найденные значения потенциальной энергии:

$A_{min} = 2000 \text{ Дж} - 400 \text{ Дж} = 1600 \text{ Дж}$

Ответ: минимальная работа, которую необходимо было совершить, равна 1600 Дж.