Номер 4, страница 142 - гдз по физике 7 класс рабочая тетрадь Минькова, Иванова

а) Вода на вершине водопада обладает запасом потенциальной энергии, так как она поднята на некоторую высоту над основанием. Потенциальная энергия определяется формулой $E_p = mgh$, где $\text{m}$ — масса воды, $\text{g}$ — ускорение свободного падения, $\text{h}$ — высота.

При падении высота $\text{h}$ уменьшается, следовательно, уменьшается и потенциальная энергия. По закону сохранения энергии эта энергия не исчезает, а переходит в кинетическую энергию движения воды ($E_k = \frac{mv^2}{2}$), поэтому скорость воды $\text{v}$ увеличивается.

В момент удара об основание водопада (о скалы или о воду внизу) кинетическая энергия воды переходит преимущественно во внутреннюю энергию (вода и окружающие тела нагреваются), а также в энергию звуковых волн (мы слышим шум водопада).

Ответ: Потенциальная энергия падающей воды превращается в кинетическую энергию, которая у основания водопада превращается во внутреннюю энергию (теплоту) и звуковую энергию.

б) При бросании мяча вертикально вверх человек совершает работу, сообщая мячу начальную скорость и, следовательно, кинетическую энергию ($E_k = \frac{mv^2}{2}$). Сразу после того, как мяч покидает руку, он обладает максимальной кинетической энергией и минимальной потенциальной энергией (если считать высоту руки за нулевой уровень).

Во время подъема под действием силы тяжести скорость мяча уменьшается, а его высота над землей увеличивается. Это означает, что его кинетическая энергия уменьшается, а потенциальная энергия ($E_p = mgh$) растет. Таким образом, происходит преобразование кинетической энергии в потенциальную.

В высшей точке траектории скорость мяча на мгновение становится равной нулю, его кинетическая энергия также равна нулю, а потенциальная энергия достигает своего максимального значения.

Ответ: Кинетическая энергия, сообщенная мячу при броске, по мере его подъема превращается в потенциальную энергию.

в) При закручивании пружины наручных часов человек прилагает усилие к заводной головке, совершая механическую работу. Эта работа затрачивается на деформацию (закручивание) пружины.

Энергия, затраченная на деформацию, не исчезает, а накапливается в пружине в виде потенциальной энергии упругой деформации. Эта накопленная энергия затем будет постепенно расходоваться на приведение в движение часового механизма.

Ответ: Механическая энергия (работа), затрачиваемая человеком, превращается в потенциальную энергию закрученной пружины.

г) Дверная пружина (или доводчик) работает в двухфазном цикле.

1. Открывание двери: Человек, открывая дверь, совершает работу против силы упругости пружины. Эта работа приводит к деформации (растяжению или сжатию) пружины, и затраченная механическая энергия преобразуется в потенциальную энергию упругодеформированной пружины.

2. Закрывание двери: Когда дверь отпускают, пружина начинает возвращаться в исходное состояние. Накопленная в ней потенциальная энергия превращается в кинетическую энергию движущейся двери. В процессе закрывания и в конечный момент (удар о дверную коробку) кинетическая энергия двери, а также остаточная потенциальная энергия пружины, переходят во внутреннюю энергию (нагрев из-за трения в петлях и в механизме доводчика) и в звуковую энергию (звук закрывающейся двери).

Ответ: При открывании двери механическая энергия (работа) превращается в потенциальную энергию пружины. При закрывании двери потенциальная энергия пружины превращается в кинетическую энергию двери, а затем — во внутреннюю (тепловую) и звуковую энергию.