Номер 5, страница 201 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Ответь на вопросы. Параграф 59. Механическая энергия. Глава 4. Работа и мощность. Энергия - номер 5, страница 201.

Условие.

5. Какие тела обладают потенциальной энергией?

Решение.

Решение 2.

Какие тела обладают потенциальной энергией?

Потенциальная энергия — это энергия, которая определяется взаимным расположением взаимодействующих тел или частей одного и того же тела. Таким образом, потенциальной энергией обладает не отдельное тело, а система взаимодействующих тел. Существует несколько видов потенциальной энергии:

1. Гравитационная потенциальная энергия. Ею обладает система тел, взаимодействующих посредством сил тяготения. Например, любое тело, поднятое над поверхностью Земли (или другой планеты), обладает потенциальной энергией, так как оно взаимодействует с Землей. Примеры:

• Книга, лежащая на полке.
• Вода в водохранилище плотины.
• Самолет, летящий на определенной высоте.

Эта энергия зависит от массы тела и высоты его подъема относительно выбранного нулевого уровня.

2. Упругая (или эластическая) потенциальная энергия. Ею обладает любое упруго деформированное тело. Энергия запасается за счет работы, совершенной против сил упругости при деформации. Примеры:

• Сжатая или растянутая пружина.
• Натянутая тетива лука.
• Изогнутая линейка или ветка дерева.

3. Электростатическая потенциальная энергия. Ею обладает система электрических зарядов. Например, два одноименных заряда, сближенные друг с другом, обладают потенциальной энергией, которая может превратиться в кинетическую, если их отпустить.

Ответ: Потенциальной энергией обладают системы взаимодействующих тел. Наиболее распространенные примеры — это тела, поднятые над землей (гравитационная потенциальная энергия), и упруго деформированные тела, такие как сжатые пружины или растянутые резинки (упругая потенциальная энергия).

6. Почему потенциальная энергия зависит от взаимного расположения тел?

Потенциальная энергия по своей сути является энергией взаимодействия. Она возникает в системе из двух или более тел, между которыми действуют силы (например, гравитационные или упругие). Величина этой энергии напрямую связана с работой, которую могут совершить эти силы при изменении взаимного расположения тел.

Рассмотрим это на примерах:

1. Гравитационное взаимодействие. Потенциальная энергия тела в поле тяготения Земли определяется формулой $E_p = mgh$. Здесь $h$ — это высота, то есть расстояние между телом и условным нулевым уровнем (например, поверхностью Земли). Высота $h$ как раз и характеризует взаимное расположение тела и Земли. Чтобы изменить это расположение (поднять тело), нужно совершить работу против силы тяжести. Эта работа "запасается" в системе "тело-Земля" в виде потенциальной энергии. Чем больше высота $h$, тем больше потенциальная энергия, и тем большую работу может совершить сила тяжести, когда тело будет падать.

2. Упругое взаимодействие. Потенциальная энергия деформированной пружины равна $E_p = \frac{kx^2}{2}$. Здесь $x$ — это величина деформации (растяжения или сжатия), которая описывает изменение взаимного расположения частей пружины (ее витков) относительно их положения равновесия. Чтобы деформировать пружину, нужно совершить работу против сил упругости. Эта работа сохраняется в виде потенциальной энергии. Чем больше деформация $x$, тем больше потенциальная энергия и тем большую работу может совершить пружина, возвращаясь в исходное состояние.

Таким образом, потенциальная энергия является функцией координат, описывающих взаимное расположение тел в системе. Изменение этого расположения требует совершения работы, которая и приводит к изменению потенциальной энергии.

Ответ: Потенциальная энергия — это энергия взаимодействия между телами. Силы взаимодействия (например, гравитационные или упругие) зависят от расстояния между телами или их частями. Работа этих сил при изменении положения тел равна изменению их потенциальной энергии. Следовательно, потенциальная энергия является характеристикой конфигурации системы, то есть зависит от взаимного расположения ее составляющих.