Номер 1, страница 75 - гдз по физике 7 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 4. Работа и мощность. Энергия. Контрольная работа № 4. Вариант 4 - номер 1, страница 75.

Условие.

1. Альпинист совершает восхождение на Эльбрус. Какие превращения механической энергии происходят в этом случае?

Решение.

При восхождении альпиниста на гору происходит несколько превращений энергии. Источником энергии для движения является внутренняя (химическая) энергия, запасенная в организме альпиниста в результате потребления пищи.

В процессе восхождения мышцы альпиниста совершают работу, преобразуя внутреннюю энергию в механическую. Эта механическая работа приводит к изменению двух видов механической энергии:

1. Потенциальная энергия. Поскольку альпинист поднимается вверх, его высота $\text{h}$ относительно начальной точки увеличивается. Это приводит к увеличению его потенциальной энергии, которая рассчитывается по формуле $E_п = mgh$, где $\text{m}$ – масса альпиниста и его снаряжения, $\text{g}$ – ускорение свободного падения. Это основное и наиболее значительное изменение механической энергии в данном процессе.

2. Кинетическая энергия. Альпинист находится в движении, а значит, обладает кинетической энергией, которая зависит от его скорости $\text{v}$ и определяется формулой $E_к = \frac{mv^2}{2}$. Во время восхождения скорость альпиниста может меняться: он может ускоряться, замедляться или останавливаться на отдых. Соответственно, его кинетическая энергия также будет изменяться. Однако, по сравнению с огромным ростом потенциальной энергии, изменения кинетической энергии обычно незначительны.

Таким образом, полная механическая энергия альпиниста $E_{мех} = E_п + E_к$ увеличивается за счет работы, совершаемой его мышцами. Стоит отметить, что часть внутренней энергии организма также преобразуется в тепловую энергию из-за метаболических процессов и трения, которая рассеивается в окружающую среду.

Ответ: При восхождении альпиниста на Эльбрус внутренняя энергия его организма преобразуется в механическую энергию. Происходит увеличение потенциальной энергии тела ($E_п = mgh$) по мере набора высоты и изменение кинетической энергии ($E_к = \frac{mv^2}{2}$) при изменении скорости движения.