Номер 706, страница 97 - 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 706, страница 97.

Условие.

706. Объясните физический смысл поговорки «Что тратишь, поднимаясь в гору, вернёшь на спуске».

Решение.

Эта поговорка является образным выражением закона сохранения и превращения энергии в поле тяготения Земли.

1. Подъем в гору.

Когда тело (человек, автомобиль, сани и т.д.) поднимается в гору на высоту $\text{h}$, над ним совершается работа против силы тяжести. Эта работа приводит к увеличению потенциальной энергии тела. Потенциальная энергия — это энергия, обусловленная положением тела в поле тяготения, и она рассчитывается по формуле $E_п = mgh$, где $\text{m}$ — масса тела, а $\text{g}$ — ускорение свободного падения. Для совершения этой работы необходимо затратить энергию, например, мышечную энергию человека или энергию сгорания топлива в двигателе. Фраза «что тратишь, поднимаясь в гору» как раз и описывает эти затраты энергии, которые переходят в запасенную потенциальную энергию.

2. Спуск с горы.

Когда тело начинает спускаться с той же высоты $\text{h}$, происходит обратный процесс. Накопленная потенциальная энергия начинает уменьшаться, так как уменьшается высота. Согласно закону сохранения энергии, эта энергия не исчезает, а превращается в другой вид энергии — в кинетическую. Кинетическая энергия — это энергия движения, и она вычисляется по формуле $E_к = \frac{mv^2}{2}$, где $\text{v}$ — скорость тела. То есть, при спуске тело разгоняется, его скорость увеличивается, и для этого уже не нужно затрачивать дополнительную энергию. Фраза «вернёшь на спуске» означает, что запасенная при подъеме потенциальная энергия «возвращается» в виде кинетической энергии движения.

Стоит отметить, что поговорка описывает идеализированную ситуацию. В реальном мире всегда существуют силы трения и сопротивления воздуха, из-за которых часть механической энергии превращается во внутреннюю энергию (теплоту) и рассеивается. Поэтому при спуске «вернуть» в виде кинетической энергии удается несколько меньшее количество энергии, чем было затрачено на подъем.

Ответ: Физический смысл поговорки заключается в законе сохранения и превращения энергии. Работа, затраченная на подъем тела против силы тяжести, превращается в его потенциальную энергию ($E_п = mgh$). При спуске с горы эта накопленная потенциальная энергия переходит в кинетическую энергию движения ($E_к = \frac{mv^2}{2}$).