Номер 703, страница 96 - гдз по физике 7 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Работа и мощность. Энергия. Механическая энергия. Превращение механической энергии одного вида в другой - номер 703, страница 96.

Условие.

703. Почему автомобиль, движущийся с большой скоростью, может пройти довольно значительное расстояние с выключенным двигателем?

Решение.

Это явление объясняется законом инерции и понятием кинетической энергии. Согласно первому закону Ньютона, тело стремится сохранить свою скорость, если на него не действуют внешние силы или их действие скомпенсировано. Автомобиль, движущийся с большой скоростью, обладает значительным импульсом и запасом кинетической энергии.

Кинетическая энергия тела рассчитывается по формуле $E_k = \frac{mv^2}{2}$, где $\text{m}$ — масса тела, а $\text{v}$ — его скорость. Из этой формулы видно, что кинетическая энергия пропорциональна квадрату скорости. Это означает, что даже небольшое увеличение скорости приводит к значительному росту кинетической энергии. Например, при увеличении скорости в 2 раза, кинетическая энергия увеличивается в 4 раза.

Когда двигатель автомобиля выключается, прекращается действие силы тяги, которая преодолевала силы сопротивления и поддерживала скорость. Однако из-за инерции автомобиль не останавливается мгновенно, а продолжает двигаться, постепенно замедляясь под действием сил сопротивления — в основном, силы трения качения шин о дорогу и силы аэродинамического сопротивления воздуха. Чтобы остановить автомобиль, эти силы должны совершить работу, которая "погасит" всю его кинетическую энергию. Так как у автомобиля, движущегося с большой скоростью, запас этой энергии очень велик, то и для совершения необходимой работы силам сопротивления требуется большое расстояние.

Ответ: Автомобиль, движущийся с большой скоростью, обладает большим запасом кинетической энергии ($E_k = \frac{mv^2}{2}$). Из-за инерции он продолжает движение и после выключения двигателя. Для его полной остановки силы сопротивления (трение, сопротивление воздуха) должны совершить работу, равную его кинетической энергии. Чем больше начальная скорость и, соответственно, кинетическая энергия, тем большее расстояние пройдет автомобиль до полной остановки.