Номер 725, страница 99 - 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 725, страница 99.

Условие.

► 725. Исследуйте зависимость кинетической энергии тела от его скорости и массы, используя следующее оборудование: два шара разной массы, жёлоб, деревянный брусок, измерительную ленту и штатив.

Решение.

Для исследования зависимости кинетической энергии тела от его массы и скорости соберем экспериментальную установку. Желоб закрепим на штативе так, чтобы он образовывал наклонную плоскость, переходящую в горизонтальный участок на столе. У конца желоба на горизонтальной поверхности разместим деревянный брусок. Кинетическую энергию шара, скатившегося по желобу, будем оценивать косвенно, по величине совершенной им работы при перемещении бруска. Работа, совершаемая шаром, пропорциональна расстоянию, на которое перемещается брусок. Это расстояние будем измерять измерительной лентой. Чем больше это расстояние, тем большей кинетической энергией обладал шар.

Исследование зависимости кинетической энергии от скорости

1. Для исследования зависимости кинетической энергии от скорости необходимо изменять скорость шара, оставляя его массу неизменной. Для этого будем использовать один и тот же шар (например, массой $m_1$).
2. Отпустим шар без начальной скорости с некоторой небольшой высоты $h_1$ на желобе. Скатившись, шар ударит по бруску и передвинет его на расстояние $s_1$. Измерим это расстояние.
3. Повторим опыт, отпуская тот же шар с большей высоты $h_2$, а затем с еще большей высоты $h_3$ ($h_1 < h_2 < h_3$). Согласно закону сохранения энергии, чем с большей высоты скатывается шар, тем большую скорость он приобретает у основания желоба. Скорость шара связана с высотой соотношением $v = \sqrt{2gh}$ (пренебрегая трением).
4. Измерим расстояния $s_2$ и $s_3$, на которые брусок переместился в этих случаях.
5. Сравнив полученные результаты, мы обнаружим, что $s_1 < s_2 < s_3$. Поскольку расстояние перемещения бруска $\text{s}$ является мерой кинетической энергии $E_k$ шара, мы приходим к выводу, что с увеличением скорости тела его кинетическая энергия увеличивается.

Ответ: Кинетическая энергия тела зависит от его скорости: чем больше скорость тела, тем больше его кинетическая энергия.

Исследование зависимости кинетической энергии от массы

1. Для исследования зависимости кинетической энергии от массы необходимо изменять массу шара, оставляя его скорость неизменной.
2. Чтобы скорость шаров у основания желоба была одинаковой, необходимо отпускать их с одной и той же высоты $\text{h}$.
3. Возьмем первый шар (массой $m_1$) и отпустим его с высоты $\text{h}$. Измерим расстояние $s_1$, на которое он передвинет брусок.
4. Затем возьмем второй шар (массой $m_2$, где $m_2 > m_1$) и отпустим его с той же самой высоты $\text{h}$.
5. Измерим расстояние $s_2$, на которое второй шар передвинет брусок.
6. Сравнив результаты, мы обнаружим, что $s_2 > s_1$. Это означает, что шар большей массы, двигаясь с той же скоростью, что и шар меньшей массы, совершил большую работу. Следовательно, он обладал большей кинетической энергией.

Ответ: Кинетическая энергия тела зависит от его массы: при одинаковой скорости тело большей массы обладает большей кинетической энергией.