Номер 4, страница 37 - гдз по физике 7 класс контрольные и самостоятельные работы Громцева

Глава 2. Взаимодействие тел. Самостоятельные работы. СР-17. Сила. Явление тяготения. Сила тяжести. Вариант № 1 - номер 4, страница 37.

Решение.

Решение

Подниматься в гору, даже по ровной дороге, гораздо тяжелее, чем спускаться с неё, из-за действия силы тяжести и законов сохранения энергии. Рассмотрим этот процесс с точки зрения физики.

Когда вы поднимаетесь в гору, вы перемещаете свое тело на определенную высоту $\text{h}$ относительно начальной точки. При этом вы совершаете работу против силы тяжести. Эта работа идет на увеличение потенциальной энергии вашего тела. Потенциальная энергия $E_p$ тела массой $\text{m}$, поднятого на высоту $\text{h}$, вычисляется по формуле:

$E_p = mgh$

где $\text{g}$ – ускорение свободного падения. Чтобы увеличить свою потенциальную энергию, вы должны совершить работу $\text{A}$, как минимум равную этому приросту энергии: $A = mgh$. Эту работу выполняют ваши мышцы, затрачивая химическую энергию, полученную организмом из пищи. Таким образом, при подъеме вы активно тратите внутренние ресурсы организма на преодоление силы тяжести.

Когда вы спускаетесь с горы, происходит обратный процесс. Ваша потенциальная энергия уменьшается, так как высота $\text{h}$ снижается. Согласно закону сохранения энергии, эта накопленная потенциальная энергия превращается в кинетическую энергию (то есть увеличивает вашу скорость) и тепло (из-за трения и сопротивления воздуха). Сила тяжести в данном случае сама совершает работу, помогая вам двигаться и ускоряя вас. Вам не нужно тратить энергию на создание движения вперед. Наоборот, ваши мышцы работают в основном на то, чтобы контролировать спуск, притормаживать и поддерживать равновесие, чтобы не разогнаться слишком сильно и не упасть. Эти усилия несравнимо меньше, чем те, что требуются для преодоления силы тяжести при подъеме.

Итак, фундаментальное различие заключается в направлении совершаемой работы:

• При подъеме вы совершаете положительную работу против силы тяжести, затрачивая собственную энергию.
• При спуске сила тяжести совершает положительную работу, помогая вашему движению, а вы тратите энергию лишь на контроль этого движения.

Ответ: Подниматься в гору тяжелее, потому что необходимо совершать работу против силы тяжести для увеличения потенциальной энергии тела. Эта работа выполняется за счет внутренней энергии мышц. При спуске, наоборот, сила тяжести сама совершает работу, помогая движению и превращая потенциальную энергию в кинетическую, а энергия человека тратится в основном на контроль скорости и торможение, что требует значительно меньших усилий.