Номер 3, 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 3, страница 73.

Условие.

3. Какие превращения механической энергии происходят при прыжках на батуте?

Решение.

Решение

При прыжках на батуте происходят непрерывные взаимные превращения трех видов механической энергии: кинетической энергии человека ($E_к$), потенциальной энергии человека в поле тяготения Земли ($E_п$) и потенциальной энергии упругой деформации батута ($E_{упр}$).

Рассмотрим полный цикл прыжка, разбив его на этапы:

1. Движение вниз к батуту с высшей точки. В этой фазе потенциальная энергия ($E_п$), обусловленная высотой человека над батутом, преобразуется в его кинетическую энергию ($E_к$) по мере увеличения скорости падения. Схематически: $E_п \rightarrow E_к$.

2. Приземление и прогиб батута. При контакте с батутом человек начинает замедляться, а батут — деформироваться. Кинетическая энергия человека и остаточная потенциальная энергия (так как он продолжает двигаться вниз) переходят в потенциальную энергию упругой деформации батута ($E_{упр}$). В самой нижней точке, когда скорость равна нулю, $E_к = 0$, а $E_{упр}$ достигает максимума. Схематически: $E_к + E_п \rightarrow E_{упр}$.

3. Отталкивание от батута. Упругая сетка батута, возвращаясь в исходное положение, выталкивает человека вверх. Запасенная в батуте потенциальная энергия упругой деформации ($E_{упр}$) преобразуется обратно в кинетическую энергию ($E_к$) и потенциальную энергию тяготения ($E_п$) человека. Схематически: $E_{упр} \rightarrow E_к + E_п$.

4. Движение вверх после отрыва. В полете вверх скорость человека уменьшается, а высота над батутом увеличивается. Происходит преобразование кинетической энергии в потенциальную энергию тяготения. В высшей точке траектории скорость становится равной нулю, $E_к = 0$, а $E_п$ достигает своего максимального значения в данном цикле. Схематически: $E_к \rightarrow E_п$.

Таким образом, прыжки на батуте представляют собой непрерывный циклический процесс взаимного превращения потенциальной энергии тяготения, кинетической энергии и потенциальной энергии упругой деформации. В реальной системе из-за потерь на сопротивление воздуха и внутреннее трение полная механическая энергия уменьшается, превращаясь в теплоту, если не восполнять ее за счет работы мышц.

Ответ:

При прыжках на батуте происходят следующие циклические превращения механической энергии: потенциальная энергия тяготения преобразуется в кинетическую энергию при падении; кинетическая энергия и потенциальная энергия тяготения преобразуются в потенциальную энергию упругой деформации батута при его прогибе; потенциальная энергия упругой деформации преобразуется обратно в кинетическую и потенциальную энергию тяготения при отталкивании; кинетическая энергия преобразуется в потенциальную энергию тяготения при полете вверх.