Номер 716, страница 98 - 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 716, страница 98.

Условие.

716. Камень брошен вертикально вверх. Опишите, какие превращения энергии происходят при полёте камня.

Решение.

Решение

При полете камня, брошенного вертикально вверх, происходят следующие превращения энергии (если пренебречь сопротивлением воздуха).

В начальный момент, у поверхности земли, камень обладает максимальной начальной скоростью, и, следовательно, его кинетическая энергия, определяемая формулой $E_k = \frac{mv^2}{2}$, максимальна. Потенциальная энергия, $E_p = mgh$, в этот момент минимальна (условно равна нулю), так как высота $\text{h}$ минимальна.

По мере подъема камня вверх его скорость уменьшается под действием силы тяжести, а высота увеличивается. Это приводит к уменьшению кинетической энергии и одновременному увеличению потенциальной энергии. Таким образом, кинетическая энергия превращается в потенциальную.

В наивысшей точке траектории скорость камня на мгновение становится равной нулю. В этот момент его кинетическая энергия также равна нулю, а потенциальная энергия достигает своего максимального значения, так как высота максимальна. В этой точке вся начальная кинетическая энергия полностью перешла в потенциальную.

Затем, при падении камня вниз, происходит обратный процесс. Высота полета уменьшается, а скорость увеличивается. Потенциальная энергия уменьшается и превращается обратно в кинетическую энергию.

Непосредственно перед падением на землю камень снова достигает максимальной скорости (равной по модулю начальной), а его высота становится минимальной. В этот момент кинетическая энергия снова максимальна, а потенциальная — минимальна.

На протяжении всего полета, в соответствии с законом сохранения энергии, полная механическая энергия камня, равная сумме кинетической и потенциальной энергий ($E = E_k + E_p$), остается постоянной.

Ответ: При полете камня вверх его кинетическая энергия превращается в потенциальную. В верхней точке траектории вся кинетическая энергия переходит в потенциальную. При падении камня вниз происходит обратный процесс: его потенциальная энергия превращается в кинетическую.