Номер 5, страница 37 - гдз по физике 7 класс дидактические материалы Марон, Марон

Тренировочные задания. Работа и мощность. Энергия. ТЗ-21. Механическая энергия - номер 5, страница 37.

Условие.

5. a) Морские волны производят большую работу по разрушению берегов. Какой энергией они обладают и что является источником этой энергии?

б) Что обладает большей энергией: гранитная или бетонная плита одинакового объёма, поднятые на одну и ту же высоту? Во сколько раз?

Решение.

а) Морские волны обладают механической энергией. Эта энергия представляет собой сумму двух видов: кинетической энергии, связанной с движением масс воды, и потенциальной энергии, обусловленной подъемом воды в гребне волны над средним уровнем. Движущиеся массы воды, ударяясь о берег, совершают работу по его разрушению.
Основным источником энергии для морских волн является ветер. Ветер передает свою кинетическую энергию поверхностным слоям воды, создавая волны. В свою очередь, ветер возникает из-за неравномерного нагрева земной поверхности Солнцем. Таким образом, первоисточником энергии морских волн является солнечная энергия.

Ответ: Морские волны обладают механической энергией (кинетической и потенциальной), источником которой является энергия ветра, а первоисточником — энергия Солнца.

б)

Дано

$V_г = V_б = V$ (объемы плит одинаковы)
$h_г = h_б = h$ (высоты подъема одинаковы)
$\rho_г \approx 2600 \text{ кг/м}^3$ (средняя плотность гранита)
$\rho_б \approx 2400 \text{ кг/м}^3$ (средняя плотность тяжелого бетона)

Найти:

Сравнить энергии плит $E_г$ и $E_б$.
Найти отношение энергий $\frac{E_г}{E_б}$.

Решение

Потенциальная энергия тела, поднятого над землей, определяется формулой:
$E_p = mgh$,
где $\text{m}$ — масса тела, $\text{g}$ — ускорение свободного падения, $\text{h}$ — высота.
Поскольку обе плиты подняты на одну и ту же высоту ($\text{h}$) и ускорение свободного падения ($\text{g}$) для них одинаково, большей потенциальной энергией будет обладать плита с большей массой.
Масса тела связана с его плотностью ($\rho$) и объемом ($\text{V}$) соотношением:
$m = \rho V$
Так как по условию объемы плит одинаковы ($V_г = V_б = V$), то большей массой будет обладать плита из материала с большей плотностью.
Сравним плотности гранита и бетона:
$\rho_г \approx 2600 \text{ кг/м}^3$
$\rho_б \approx 2400 \text{ кг/м}^3$
Поскольку $\rho_г > \rho_б$, то масса гранитной плиты больше массы бетонной плиты ($m_г > m_б$), а значит, и ее потенциальная энергия больше ($E_г > E_б$).
Найдем, во сколько раз энергия гранитной плиты больше энергии бетонной. Для этого вычислим их отношение:
$\frac{E_г}{E_б} = \frac{m_г g h}{m_б g h} = \frac{m_г}{m_б} = \frac{\rho_г V}{\rho_б V} = \frac{\rho_г}{\rho_б}$
Подставим числовые значения плотностей:
$\frac{E_г}{E_б} = \frac{2600 \text{ кг/м}^3}{2400 \text{ кг/м}^3} = \frac{26}{24} = \frac{13}{12} \approx 1.083$
Таким образом, гранитная плита обладает большей энергией, чем бетонная, примерно в 1.08 раза.

Ответ: Большей энергией обладает гранитная плита. Её энергия больше энергии бетонной плиты примерно в 1.08 раза.