Номер 34.22, страница 126 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 34. Энергия. Закон сохранения энергии. Глава 4. Работа и мощность. Простые механизмы. Энергия - номер 34.22, страница 126.

34.22 [824] При перемещении тележки нить наматывается на ось и груз поднимается (рис. IV-55). Какие превращения энергии при этом происходят?

Рис. IV-55

Решение

Рассмотрим превращения энергии, происходящие в системе, состоящей из тележки и груза, при её перемещении. В процессе движения тележки можно выделить следующие изменения видов энергии:

1. Тележка и груз движутся, а значит, обладают кинетической энергией. Эта энергия включает в себя энергию поступательного движения всей системы и энергию вращения колес. Если скорость тележки меняется, то меняется и ее кинетическая энергия.
2. При движении тележки вперед нить наматывается на ее ось. Это приводит к тому, что груз поднимается на некоторую высоту. Подъем груза означает совершение работы против силы тяжести, в результате чего его гравитационная потенциальная энергия увеличивается. Величина потенциальной энергии вычисляется по формуле $E_п = mgh$, где $m$ – масса груза, $g$ – ускорение свободного падения, а $h$ – высота его подъема.
3. В любой реальной механической системе существуют силы трения: в осях колес, в блоке, а также сила трения качения между колесами и поверхностью. Эти силы совершают работу, в результате которой часть механической энергии системы (как кинетической, так и потенциальной) необратимо преобразуется во внутреннюю энергию (теплоту). Это приводит к нагреву частей системы и окружающей среды.

Таким образом, энергия, затраченная на подъем груза (увеличение его потенциальной энергии) и преодоление сил трения, берется либо из работы внешней силы, которая толкает тележку, либо из начальной кинетической энергии самой тележки (если она, например, замедляет свое движение).

Ответ:

При перемещении тележки происходит преобразование механической энергии. В частности, работа внешней силы или начальная кинетическая энергия тележки преобразуются в потенциальную энергию поднимаемого груза. Одновременно часть механической энергии системы переходит во внутреннюю энергию (теплоту) из-за действия сил трения.