Номер 1, страница 74 - гдз по физике 7 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 4. Работа и мощность. Энергия. Контрольная работа № 4. Вариант 3 - номер 1, страница 74.

Условие.

1. Какие превращения механической энергии происходят при падении воды в водопаде?

Решение.

1. При падении воды в водопаде происходят последовательные превращения механической энергии, которая является суммой потенциальной и кинетической энергии.

В верхней точке водопада, до начала падения, вода обладает максимальной потенциальной энергией ($E_п$) относительно основания. Потенциальная энергия определяется высотой $\text{h}$: $E_п = mgh$, где $\text{m}$ – масса воды, а $\text{g}$ – ускорение свободного падения. Кинетическая энергия ($E_к = \frac{mv^2}{2}$), обусловленная скоростью течения реки, в этот момент обычно значительно меньше потенциальной.

Во время падения высота $\text{h}$ уменьшается, что ведет к уменьшению потенциальной энергии. Согласно закону сохранения энергии, в идеальных условиях (без учета сопротивления воздуха) потенциальная энергия преобразуется в кинетическую. В результате скорость падения воды $\text{v}$ возрастает, а вместе с ней и кинетическая энергия.

В самой нижней точке, непосредственно перед ударом о поверхность, высота воды минимальна (ее можно принять за нулевой уровень), поэтому и потенциальная энергия здесь минимальна. В этот момент скорость воды и ее кинетическая энергия достигают своих максимальных значений.

При ударе воды о дно водопада или о скалы происходит заключительное преобразование энергии. Механическая энергия (в основном кинетическая) переходит в другие, немеханические формы. В результате неупругих соударений и трения кинетическая энергия превращается во внутреннюю энергию, что проявляется в незначительном нагреве воды и камней. Кроме того, часть энергии преобразуется в энергию звуковых волн, создавая характерный шум водопада.

Таким образом, полная цепь превращений энергии выглядит следующим образом: потенциальная энергия → кинетическая энергия → внутренняя (тепловая) энергия + звуковая энергия.

Ответ: При падении воды в водопаде ее потенциальная энергия преобразуется в кинетическую. У основания водопада кинетическая энергия падающей воды превращается во внутреннюю (тепловую) энергию и энергию звука.