Номер 1, страница 73 - гдз по физике 7 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 4. Работа и мощность. Энергия. Самостоятельные работы. СР-60. Превращение механической энергии одного вида в другой. Вариант 2 - номер 1, страница 73.

Условие.

1. Линии метрополитена проложены так, что при отправлении со станции поезда совершают небольшой спуск, а при прибытии на станцию — подъём. Какие превращения механической энергии происходят в первом и втором случаях?

Решение.

Этот принцип проектирования линий метрополитена основан на законе сохранения механической энергии, который описывает превращение потенциальной энергии в кинетическую и наоборот.

Полная механическая энергия системы $\text{E}$ является суммой ее потенциальной $E_п$ и кинетической $E_к$ энергий: $E = E_п + E_к$.

Потенциальная энергия тела, поднятого на высоту $\text{h}$, определяется формулой $E_п = mgh$, где $\text{m}$ — масса тела, $\text{g}$ — ускорение свободного падения.

Кинетическая энергия движущегося тела определяется формулой $E_к = \frac{mv^2}{2}$, где $\text{v}$ — скорость тела.

Превращения энергии в первом случае (при отправлении)

Когда поезд отправляется со станции, он начинает двигаться под уклон (совершает спуск). Его высота $\text{h}$ уменьшается, что приводит к уменьшению его потенциальной энергии $E_п$. В соответствии с законом сохранения энергии, это уменьшение потенциальной энергии компенсируется увеличением кинетической энергии $E_к$. Увеличение кинетической энергии означает, что скорость поезда $\text{v}$ возрастает. Таким образом, сила тяжести помогает поезду разогнаться, что позволяет экономить электроэнергию.

Ответ: При отправлении со станции потенциальная энергия поезда превращается в кинетическую энергию.

Превращения энергии во втором случае (при прибытии)

Когда поезд подъезжает к станции, он начинает двигаться на подъем. Его высота $\text{h}$ увеличивается, что приводит к росту его потенциальной энергии $E_п$. Для этого увеличения энергии используется кинетическая энергия поезда $E_к$, которая при этом уменьшается. Уменьшение кинетической энергии означает, что скорость поезда $\text{v}$ снижается. Этот процесс помогает поезду замедлиться естественным образом, что снижает нагрузку на тормозную систему и также способствует экономии энергии (рекуперативному торможению).

Ответ: При прибытии на станцию кинетическая энергия поезда превращается в потенциальную энергию.