Номер 34.9, страница 125 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 34. Энергия. Закон сохранения энергии. Глава 4. Работа и мощность. Простые механизмы. Энергия - номер 34.9, страница 125.

34.9 [811] Дверь с пружиной закрывается автоматически. За счёт какой энергии производится работа при открывании дверей?

34.9 [811]

Решение

Когда человек или какой-либо другой внешний объект открывает дверь, к ней прикладывается сила, которая перемещает дверь на определенное расстояние. Совершение работы $A$ силой $F$ на перемещении $s$ означает, что была затрачена энергия. В данном случае работа совершается против силы упругости, создаваемой пружиной.

Согласно закону сохранения энергии, работа, совершённая внешней силой над системой (дверь + пружина), переходит в изменение энергии этой системы. При открывании двери пружина растягивается или сжимается, то есть деформируется. В результате этого в пружине накапливается потенциальная энергия упругой деформации. Эта энергия может быть рассчитана по формуле:

$E_п = \frac{kx^2}{2}$

где $k$ – это коэффициент жесткости пружины, а $x$ – величина её деформации (растяжения или сжатия).

Источником энергии для совершения этой работы является тот, кто открывает дверь, например, человек. Мышцы человека, сокращаясь, преобразуют внутреннюю энергию тела (которая, в свою очередь, является химической энергией, полученной из пищи) в механическую работу.

Таким образом, работа при открывании двери производится за счёт внутренней энергии человека (или другого внешнего источника). Эта работа не исчезает, а запасается в виде потенциальной энергии пружины. Именно эта запасённая энергия затем совершает работу по автоматическому закрыванию двери, переходя в кинетическую энергию движущейся двери.

Ответ: работа при открывании дверей производится за счёт внутренней энергии человека (или другого внешнего тела), который открывает дверь. Эта энергия преобразуется в потенциальную энергию упруго деформированной пружины.