Номер 3, страница 141 - гдз по физике 7 класс рабочая тетрадь Минькова, Иванова

Какие превращения энергии происходят при колебании маятника?

При колебаниях маятника происходит непрерывное и периодическое превращение потенциальной энергии в кинетическую и обратно. Когда маятник движется от крайнего положения к положению равновесия, его потенциальная энергия уменьшается, а кинетическая возрастает. При движении от положения равновесия к крайнему положению происходит обратный процесс.

Ответ: Происходит периодическое взаимное превращение потенциальной и кинетической энергий.

В каком положении маятник имеет наибольшую потенциальную энергию?

Потенциальная энергия гравитационного взаимодействия $E_п = mgh$ прямо пропорциональна высоте $\text{h}$ подъема тела. Наибольшей она будет в точках максимального подъема маятника, то есть в крайних верхних точках его траектории, где он на мгновение останавливается перед сменой направления движения.

Ответ: В крайних точках траектории (точках максимального отклонения).

наименьшую потенциальную энергию?

Наименьшая потенциальная энергия соответствует минимальной высоте. Для математического маятника это самая нижняя точка его траектории — положение равновесия. Обычно высоту в этой точке принимают за нулевой уровень, и тогда минимальная потенциальная энергия равна нулю.

Ответ: В положении равновесия (самой нижней точке траектории).

В каком положении маятник имеет наибольшую кинетическую энергию?

Кинетическая энергия движения $E_к = \frac{mv^2}{2}$ зависит от квадрата скорости $\text{v}$. Она будет максимальной там, где скорость маятника наибольшая. Максимальная скорость достигается в момент прохождения положения равновесия.

Ответ: В положении равновесия.

наименьшую кинетическую энергию?

Наименьшая кинетическая энергия соответствует наименьшей скорости. В крайних точках траектории маятник на мгновение замирает, его скорость становится равной нулю ($v=0$). Следовательно, в этих точках кинетическая энергия также равна нулю и имеет свое минимальное значение.

Ответ: В крайних точках траектории.

Сделайте вывод о превращении и сохранении энергии при колебательном движении.

В ходе колебательного движения маятника происходит непрерывный переход энергии из одной формы в другую: потенциальная энергия переходит в кинетическую и обратно. Если пренебречь силами трения и сопротивлением воздуха (то есть в идеализированной замкнутой системе), полная механическая энергия маятника, равная сумме его потенциальной и кинетической энергий ($E = E_п + E_к$), остается постоянной во времени. Это является проявлением закона сохранения механической энергии. В крайних точках вся энергия потенциальная ($E = E_{п, макс}$), в положении равновесия — вся энергия кинетическая ($E = E_{к, макс}$).

Ответ: При колебательном движении происходит взаимное превращение потенциальной и кинетической энергий. В системе, где можно пренебречь трением, их полная сумма (полная механическая энергия) сохраняется.