Номер 60.5, страница 97 - гдз по физике 7 класс рабочая тетрадь Ханнанова, Ханнанов

Работа, мощность, энергия - номер 60.5, страница 97.

Условие.

Задание 60.5. Шарик колеблется на нити, перемещаясь между крайними точками 1 и 3.

а) Запишите по образцу участки траектории, на которых происходит изменение энергии шарика.

Потенциальная энергия убывает на участках: $1 \to 2$ и $3 \to 2$.

Потенциальная энергия возрастает на участках: _________.

Кинетическая энергия убывает на участках: _________.

Кинетическая энергия возрастает на участках: _________.

б) Поставьте знак «+» в нужные ячейки таблицы.

Точки траектории шарика	1	2	3
Скорость шарика и кинетическая энергия равны нулю, потенциальная энергия максимальна $E_{\text{п max}}$
Потенциальная энергия относительно точки 2 равна нулю, кинетическая энергия максимальна $E_{\text{к max}}$

в) На диаграммах А—Г показано соотношение между потенциальной $E_{\text{п}}$ и кинетической $E_{\text{к}}$ энергией шарика в разных точках его траектории.

Запишите в таблицу, какая из диаграмм соответствует каждой точке траектории.

Точки траектории	1	2	3
Диаграмма

Решение.

а)

В процессе колебаний маятника происходит непрерывное превращение потенциальной энергии в кинетическую и обратно. Потенциальная энергия $E_п = mgh$ зависит от высоты $\text{h}$ шарика над самым нижним положением (точкой 2), а кинетическая энергия $E_к = \frac{mv^2}{2}$ — от его скорости $\text{v}$.

При движении шарика от крайних положений (точки 1 и 3) к положению равновесия (точка 2) его высота уменьшается, а скорость увеличивается. Поэтому потенциальная энергия убывает, а кинетическая возрастает. Это происходит на участках 1 → 2 и 3 → 2.

При движении от положения равновесия (точка 2) к крайним положениям (точки 1 и 3) высота шарика увеличивается, а скорость уменьшается (в крайних точках она равна нулю). Поэтому потенциальная энергия возрастает, а кинетическая убывает. Это происходит на участках 2 → 1 и 2 → 3.

Ответ:

Потенциальная энергия убывает на участках: 1 → 2 и 3 → 2.

Потенциальная энергия возрастает на участках: 2 → 1 и 2 → 3.

Кинетическая энергия убывает на участках: 2 → 1 и 2 → 3.

Кинетическая энергия возрастает на участках: 1 → 2 и 3 → 2.

б)

В крайних точках траектории (1 и 3) шарик на мгновение останавливается, поэтому его скорость и кинетическая энергия равны нулю. В этих точках высота максимальна, следовательно, потенциальная энергия также максимальна.

В нижней точке траектории (точка 2, положение равновесия) высота шарика минимальна. Если принять эту высоту за нулевой уровень, то потенциальная энергия в этой точке равна нулю. Согласно закону сохранения энергии, в этой точке кинетическая энергия, а значит и скорость, достигают своего максимального значения.

Ответ:

Точки траектории шарика	1	2	3
Скорость шарика и кинетическая энергия равны нулю, потенциальная энергия максимальна $E_{п \max}$	+		+
Потенциальная энергия относительно точки 2 равна нулю, кинетическая энергия максимальна $E_{к \max}$		+

в)

Для сопоставления диаграмм с точками траектории проанализируем энергию в каждой точке. В точке 1 (крайнее положение) скорость равна нулю, значит, кинетическая энергия $E_к = 0$. Высота максимальна, поэтому потенциальная энергия $E_п$ также максимальна. Этому состоянию соответствует диаграмма А. В точке 2 (положение равновесия) высота минимальна, её можно принять за ноль, поэтому потенциальная энергия $E_п = 0$. Скорость, а с ней и кинетическая энергия $E_к$, максимальны. Этому состоянию соответствует диаграмма Г. В точке 3 (другое крайнее положение) ситуация аналогична точке 1: $E_к = 0$, а $E_п$ максимальна. Этому состоянию также соответствует диаграмма А.

Ответ:

Точки траектории	1	2	3
Диаграмма	А	Г	А