Номер 3, страница 201 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Ответь на вопросы. Параграф 59. Механическая энергия. Глава 4. Работа и мощность. Энергия - номер 3, страница 201.

Условие.

3. Какие виды энергии вам известны? Чем они отличаются друг от друга?

Решение.

Решение 2.

Почему единицы энергии и работы одинаковы?

Единицы измерения энергии и работы совпадают, потому что эти две физические величины неразрывно связаны. Энергия — это физическая величина, характеризующая способность тела или системы совершать работу. Работа, в свою очередь, является мерой изменения энергии системы.

Эта связь выражается, например, в теореме о кинетической энергии, согласно которой работа $A$ равнодействующей всех сил, приложенных к телу, равна изменению кинетической энергии $\Delta E_k$ этого тела: $A = \Delta E_k = E_{k2} - E_{k1}$

Аналогично, работа консервативных сил (например, силы тяжести или силы упругости) равна изменению потенциальной энергии $\Delta E_p$, взятому с противоположным знаком: $A = -\Delta E_p = -(E_{p2} - E_{p1})$

Поскольку работа численно равна количеству энергии, которое было передано системе или отнято у нее, их измеряют в одних и тех же единицах. В Международной системе единиц (СИ) такой единицей является джоуль (Дж).

Проверим размерности:

• Работа: $A = F \cdot s$. Единица измерения: $1 \text{ Ньютон} \cdot 1 \text{ метр} = 1 \text{ Н} \cdot \text{м} = 1 \text{ Дж}$.
• Кинетическая энергия: $E_k = \frac{mv^2}{2}$. Единица измерения: $1 \text{ кг} \cdot (\frac{\text{м}}{\text{с}})^2 = 1 \frac{\text{кг} \cdot \text{м}^2}{\text{с}^2} = 1 (\frac{\text{кг} \cdot \text{м}}{\text{с}^2}) \cdot \text{м} = 1 \text{ Н} \cdot \text{м} = 1 \text{ Дж}$.

Как видно, размерности совпадают.

Ответ: Единицы энергии и работы одинаковы, потому что работа является количественной мерой изменения энергии. Когда над телом совершается работа, его энергия изменяется на величину, равную совершенной работе. Следовательно, обе величины измеряются в джоулях (Дж).

3. Какие виды энергии вам известны? Чем они отличаются друг от друга?

Существует множество видов энергии, которые можно классифицировать по форме проявления. Основные из них:

• Механическая энергия — энергия, связанная с движением и взаимодействием тел. Она подразделяется на:
  • Кинетическую энергию — энергию движения. Ею обладает любое движущееся тело. Зависит от массы и скорости тела ($E_k = \frac{mv^2}{2}$).
  • Потенциальную энергию — энергию взаимодействия тел или частей одного тела. Ею обладает тело, поднятое над землей (гравитационная потенциальная энергия, $E_p = mgh$), или деформированная пружина (потенциальная энергия упругой деформации).
• Внутренняя (тепловая) энергия — сумма кинетической энергии хаотического движения всех молекул и атомов, из которых состоит тело, и потенциальной энергии их взаимодействия. Этот вид энергии связан с температурой тела.
• Электрическая энергия — энергия, связанная с существованием и движением электрических зарядов. Например, энергия электрического поля в конденсаторе или энергия, переносимая электрическим током.
• Химическая энергия — энергия, запасенная в химических связях между атомами в молекулах. Она высвобождается или поглощается в ходе химических реакций (например, при горении топлива или в аккумуляторе).
• Ядерная (атомная) энергия — энергия, заключенная в атомных ядрах и высвобождаемая при ядерных реакциях (деление тяжелых ядер или синтез легких ядер).
• Световая (лучистая) энергия — энергия, переносимая электромагнитными волнами (светом, радиоволнами, рентгеновскими лучами).

Основное отличие между этими видами энергии заключается в форме ее носителя и способе проявления:

• Механическая энергия связана с макроскопическим движением и положением тел.
• Внутренняя энергия — с микроскопическим движением и взаимодействием частиц вещества.
• Электрическая — с электрическими зарядами.
• Химическая — с химическими связями.
• Ядерная — с взаимодействиями внутри атомных ядер.
• Световая — с электромагнитным излучением.

Все эти виды энергии могут превращаться друг в друга в соответствии с законом сохранения энергии.

Ответ: Известны механическая (кинетическая и потенциальная), внутренняя, электрическая, химическая, ядерная и световая энергии. Они отличаются формой своего проявления: механическая связана с движением и положением макроскопических тел, внутренняя — с движением микрочастиц, электрическая — с зарядами, химическая — с химическими связями, ядерная — с атомными ядрами, а световая — с электромагнитными волнами.

4. Приведите примеры превращения одного вида энергии в другой.

Превращение энергии из одного вида в другой — фундаментальное явление природы. Вот несколько примеров:

• Падение камня: Потенциальная энергия камня, поднятого над землей, по мере падения превращается в кинетическую энергию его движения. При ударе о землю эти виды механической энергии переходят во внутреннюю энергию (камень и земля нагреваются) и звуковую энергию.
• Работа электролампы: Электрическая энергия, поступающая по проводам, в нити накаливания превращается в световую и тепловую (внутреннюю) энергию.
• Двигатель внутреннего сгорания: Химическая энергия, запасенная в топливе, при сгорании превращается в тепловую энергию. Тепловая энергия, в свою очередь, совершает работу, превращаясь в механическую энергию движения поршней и автомобиля.
• Фотосинтез в растениях: Световая энергия Солнца поглощается хлорофиллом и превращается в химическую энергию, которая запасается в органических веществах (глюкозе).
• Гидроэлектростанция: Потенциальная энергия воды, удерживаемой плотиной, превращается в кинетическую энергию падающего потока, которая вращает турбину (механическая энергия). Генератор преобразует эту механическую энергию в электрическую.
• Выстрел из лука: Потенциальная энергия упруго деформированной тетивы превращается в кинетическую энергию летящей стрелы.

Ответ: 1) В электролампе электрическая энергия превращается в световую и тепловую. 2) При падении тела его потенциальная энергия превращается в кинетическую. 3) В процессе фотосинтеза световая энергия превращается в химическую.