Номер 5, страница 172 - гдз по физике 7 класс учебник Кронгарт, Даданбеков

5. Зависит ли значение энергии от выбора положения тела отсчета? Приведите примеры.

Да, значение энергии является относительной величиной и зависит от выбора системы отсчета или точки отсчета (нулевого уровня). Это утверждение справедливо как для потенциальной, так и для кинетической энергии.

Рассмотрим потенциальную энергию. Она вычисляется по формуле $E_p = mgh$, где $h$ — это высота тела над некоторым условным уровнем, принятым за нулевой. Выбор этого нулевого уровня произволен, что напрямую влияет на численное значение $E_p$.

Пример: Пусть на столе высотой 1 м стоит книга. Если мы примем за нулевой уровень поверхность пола, то потенциальная энергия книги будет положительной ($E_p = mg \cdot 1\text{ м}$). Если же за нулевой уровень принять поверхность самого стола, то высота книги будет равна нулю, и ее потенциальная энергия тоже будет равна нулю ($E_p = 0$). Таким образом, значение потенциальной энергии изменилось из-за смены точки отсчета.

Теперь рассмотрим кинетическую энергию. Она вычисляется по формуле $E_k = \frac{1}{2}mv^2$. Значение скорости $v$ зависит от системы отсчета, в которой производятся измерения. Следовательно, и кинетическая энергия зависит от выбора системы отсчета.

Пример: Пассажир сидит в поезде, который движется со скоростью 90 км/ч. В системе отсчета, связанной с поездом, пассажир неподвижен, и его кинетическая энергия равна нулю. Однако в системе отсчета, связанной с Землей, пассажир движется вместе с поездом, и его кинетическая энергия имеет вполне определенное, ненулевое значение $E_k = \frac{1}{2}m(v_{поезда})^2$.

Важно понимать, что в физических задачах чаще всего имеет значение не абсолютная величина энергии, а ее изменение ($\Delta E$). Изменение энергии при каком-либо процессе, в отличие от самого значения энергии, не зависит от выбора инерциальной системы отсчета или нулевого уровня потенциальной энергии.

Ответ: Да, значение энергии зависит от выбора положения отсчета. Для потенциальной энергии это зависимость от выбора нулевого уровня, а для кинетической энергии — от выбора системы отсчета, относительно которой измеряется скорость.