Номер 5, страница 92 - гдз по физике 7 класс контрольные и самостоятельные работы Громцева

Глава 4. Работа и мощность. Энергия. Самостоятельные работы. СР-51. Превращение одного вида механической энергии в другой. Вариант № 2 - номер 5, страница 92.

Решение.

Чтобы баскетбольный мяч после удара о пол поднялся на прежнюю высоту, ему необходимо сообщить дополнительную энергию, поскольку при ударе о поверхность часть механической энергии неизбежно теряется. Рассмотрим процесс с точки зрения закона сохранения энергии.

Когда мяч отпускают с некоторой высоты $\text{h}$, он обладает потенциальной энергией $E_p = mgh$, где $\text{m}$ – масса мяча, а $\text{g}$ – ускорение свободного падения. При падении эта энергия переходит в кинетическую энергию движения $E_k = \frac{1}{2}mv^2$.

Удар мяча о пол не является абсолютно упругим. Это означает, что в процессе деформации мяча и его последующего восстановления часть кинетической энергии превращается в другие виды энергии, в основном во внутреннюю (тепловую) энергию, из-за чего мяч и пол немного нагреваются, а также в энергию звуковых волн (мы слышим звук удара). Из-за этих потерь кинетическая энергия мяча сразу после отскока ($E'_{k}$) становится меньше, чем кинетическая энергия непосредственно перед ударом ($E_k$).

Поскольку после отскока мяч обладает меньшей энергией, он сможет подняться на меньшую высоту $h'$, так как для подъема на исходную высоту $\text{h}$ ему потребовалась бы энергия, равная первоначальной, то есть $mgh$.

Чтобы мяч смог подняться на прежнюю высоту $\text{h}$, необходимо скомпенсировать потери энергии при ударе. Для этого нужно, чтобы энергия мяча перед ударом была больше, чем его начальная потенциальная энергия $mgh$. Этого можно достичь, если придать мячу начальную скорость, то есть не просто отпустить его, а бросить вниз. Дополнительная кинетическая энергия, сообщенная мячу в начале движения, покроет энергетические потери при столкновении, и после отскока мяч будет иметь достаточно энергии, чтобы подняться на исходную высоту.

Ответ: Мяч необходимо бросить на пол, а не просто отпустить. При броске мячу сообщается начальная скорость и, следовательно, дополнительная кинеческая энергия, которая компенсирует потери энергии при неупругом ударе о пол, позволяя мячу подняться на прежнюю высоту.