Номер 3, страница 159 - гдз по физике 7 класс рабочая тетрадь Перышкин

Глава 4. Работа и мощность. Энергия. Параграф 66. (67). Превращение одного вида механической энергии в другой - номер 3, страница 159.

Решение.

а)

В первом опыте цилиндр находился на середине наклонной плоскости, а во втором — на её вершине. Таким образом, во втором опыте цилиндр располагался выше.

Потенциальная энергия тела зависит от его массы $\text{m}$ и высоты $\text{h}$ над нулевым уровнем и вычисляется по формуле $E_p = mgh$. Поскольку масса цилиндра в обоих опытах одинакова, а высота во втором опыте ($h_2$) больше, чем в первом ($h_1$), то и начальная потенциальная энергия во втором опыте была больше.

После скатывания цилиндр оказывается у основания наклонной плоскости, то есть на уровне стола. Если принять высоту стола за нулевой уровень ($h_{конечная} = 0$), то потенциальная энергия цилиндра после скатывания в обоих случаях будет равна нулю.

Изменение потенциальной энергии ($\Delta E_p$) — это разница между конечной и начальной энергией. Так как начальная потенциальная энергия во втором опыте была больше, то и её изменение (уменьшение) в ходе опыта было больше во втором случае.

Заполненные пропуски:

Цилиндр располагался выше во втором опыте.

Потенциальная энергия цилиндра до скатывания больше во втором опыте.

Потенциальная энергия цилиндра после скатывания равна нулю.

Потенциальная энергия цилиндра изменилась больше во втором опыте.

Ответ: Во втором опыте цилиндр располагался выше, его начальная потенциальная энергия была больше. После скатывания потенциальная энергия равна нулю (относительно уровня стола). Изменение потенциальной энергии было больше во втором опыте.

б)

Во втором опыте цилиндр скатывался с большей высоты и, следовательно, обладал большей начальной потенциальной энергией. По закону сохранения энергии, эта энергия превратилась в кинетическую энергию движения. Большая кинетическая энергия позволяет совершить большую работу. Работа, совершённая цилиндром, заключается в перемещении бруска. Следовательно, во втором опыте брусок передвинулся дальше.

Кинетическая энергия тела зависит от его массы $\text{m}$ и скорости $\text{v}$ и вычисляется по формуле $E_k = \frac{1}{2}mv^2$. Так как в конце движения во втором опыте кинетическая энергия цилиндра была больше, а масса его не изменилась, то и его скорость была больше.

Таким образом, кинетическая энергия цилиндра в конце движения была больше во втором опыте.

До начала скатывания цилиндр находился в состоянии покоя, то есть его скорость была равна нулю. Следовательно, его начальная кинетическая энергия в обоих опытах была равна нулю.

Изменение кинетической энергии ($\Delta E_k$) — это разница между конечной и начальной энергией. Так как конечная кинетическая энергия во втором опыте была больше, то и её изменение (увеличение) было больше во втором опыте.

Заполненные пропуски:

Брусок передвинулся дальше во втором опыте.

Скорость цилиндра больше во втором опыте.

Кинетическая энергия цилиндра в конце движения больше во втором опыте. Кинетическая энергия цилиндра до скатывания равна нулю. Кинетическая энергия цилиндра изменилась больше во втором опыте.

Ответ: Брусок передвинулся дальше во втором опыте. Скорость и кинетическая энергия цилиндра в конце движения были больше во втором опыте. Начальная кинетическая энергия была равна нулю. Изменение кинетической энергии было больше во втором опыте.

Вывод:

При скатывании цилиндра с наклонной плоскости происходит превращение одного вида механической энергии в другой. Потенциальная энергия, которой обладает цилиндр наверху, уменьшается по мере его спуска, так как уменьшается его высота. Одновременно с этим растёт его скорость, а значит, увеличивается его кинетическая энергия. Таким образом, происходит переход потенциальной энергии в кинетическую. Эксперимент демонстрирует, что чем больше начальный запас потенциальной энергии (чем выше поднят цилиндр), тем больше кинетической энергии он приобретает в конце спуска и тем большую работу он может совершить.

Ответ: При движении цилиндра вниз по наклонной плоскости его потенциальная энергия превращается в кинетическую. Чем с большей высоты начинает движение тело, тем больше его начальная потенциальная энергия и тем больше будет его кинетическая энергия в конце спуска.