Номер 34.4, страница 124 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 34. Энергия. Закон сохранения энергии. Глава 4. Работа и мощность. Простые механизмы. Энергия - номер 34.4, страница 124.

34.4 [807] Сначала кирпич лежал на полу плашмя (рис. IV-53). Затем его поставили вертикально. Изменилась ли при этом потенциальная энергия кирпича относительно пола?

Рис. IV-53

Решение

Потенциальная энергия тела в поле тяготения Земли определяется по формуле:

$E_p = mgh$

где $m$ — масса тела, $g$ — ускорение свободного падения, $h$ — высота центра масс тела относительно выбранного нулевого уровня (в данном случае — относительно пола).

Для однородного тела, каким является кирпич, центр масс находится в его геометрическом центре.

1. Когда кирпич лежал на полу плашмя (на самой большой грани), его центр масс находился на некоторой высоте $h_1$ над полом. Эта высота равна половине толщины кирпича.

2. Когда кирпич поставили вертикально, его центр масс переместился вверх. Новая высота центра масс $h_2$ стала равна половине высоты кирпича в вертикальном положении.

Из рисунка и общих представлений о форме кирпича очевидно, что его высота (или длина) значительно больше его толщины. Следовательно, новая высота центра масс больше первоначальной: $h_2 > h_1$.

Поскольку масса кирпича $m$ и ускорение свободного падения $g$ являются постоянными величинами, а высота центра масс $h$ увеличилась, то потенциальная энергия кирпича $E_p$ также увеличилась.

Ответ: Да, потенциальная энергия кирпича относительно пола изменилась. Она увеличилась, так как центр масс кирпича в вертикальном положении находится выше, чем в положении плашмя.