Номер 34.30, страница 127 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

Глава 4. Работа и мощность. Простые механизмы. Энергия. Параграф 34. Энергия. Закон сохранения энергии - номер 34.30, страница 127.

Условие.

34.30 [н] Может ли принимать отрицательное значение:

1) кинетическая энергия;

2) изменение кинетической энергии;

3) потенциальная энергия;

4) изменение потенциальной энергии?

Решение 4.

Решение 7.

Решение

1) кинетическая энергия;
Кинетическая энергия тела определяется по формуле $E_k = \frac{mv^2}{2}$. В этой формуле масса тела $m$ является положительной скалярной величиной ($m > 0$), а квадрат скорости $v^2$ всегда неотрицателен ($v^2 \ge 0$), так как квадрат любого действительного числа не может быть отрицательным. Следовательно, произведение положительной и неотрицательной величины также будет неотрицательным. Кинетическая энергия может быть равна нулю, если тело покоится ($v = 0$), но она никогда не может быть отрицательной.

Ответ: нет, не может.

2) изменение кинетической энергии;
Изменение кинетической энергии $\Delta E_k$ — это разность между конечной ($E_{k2}$) и начальной ($E_{k1}$) кинетической энергией: $\Delta E_k = E_{k2} - E_{k1}$. Эта величина может быть отрицательной, если конечная кинетическая энергия меньше начальной ($E_{k2} < E_{k1}$). Такое происходит, когда скорость тела уменьшается, то есть при торможении. Например, если автомобиль тормозит, его кинетическая энергия уменьшается, и изменение кинетической энергии будет отрицательным. Согласно теореме о кинетической энергии, изменение кинетической энергии равно работе всех сил, действующих на тело. Если работа этих сил отрицательна (например, работа силы трения), то и изменение кинетической энергии будет отрицательным.

Ответ: да, может.

3) потенциальная энергия;
Потенциальная энергия $E_p$ — это энергия взаимодействия тел или частей одного тела. Её значение зависит от выбора нулевого уровня, то есть положения, в котором потенциальная энергия принимается равной нулю. Например, для гравитационной потенциальной энергии $E_p = mgh$, если за нулевой уровень ($h=0$) принять поверхность Земли, то для тела, находящегося в яме ($h < 0$), потенциальная энергия будет отрицательной. В случае гравитационного взаимодействия тел по закону всемирного тяготения, потенциальная энергия определяется как $E_p = -G\frac{Mm}{r}$ и всегда отрицательна, если за нулевой уровень принять бесконечно удаленную точку.

Ответ: да, может.

4) изменение потенциальной энергии?
Изменение потенциальной энергии $\Delta E_p$ — это разность между конечной ($E_{p2}$) и начальной ($E_{p1}$) потенциальной энергией: $\Delta E_p = E_{p2} - E_{p1}$. В отличие от самой потенциальной энергии, её изменение имеет однозначный физический смысл и не зависит от выбора нулевого уровня. Изменение потенциальной энергии может быть отрицательным. По определению, работа консервативной силы (например, силы тяжести или силы упругости) равна изменению потенциальной энергии, взятому с противоположным знаком: $A_{конс} = -\Delta E_p$. Если консервативная сила совершает положительную работу (например, сила тяжести при падении тела), то изменение потенциальной энергии будет отрицательным ($\Delta E_p < 0$).

Ответ: да, может.