Номер 2, страница 204 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Глава 4. Работа и мощность. Энергия. Параграф 60. Превращение механической энергии одного вида в другой. Ответь на вопросы - номер 2, страница 204.

Условие.

2. Какие превращения энергии происходят при ударе теннисного мяча о пол?

Решение.

Решение 2.

1. Как меняется потенциальная и кинетическая энергия при падении тела?
При падении тела его потенциальная и кинетическая энергия претерпевают взаимные превращения. В начальный момент времени, когда тело находится на максимальной высоте $h$ и его скорость равна нулю, оно обладает максимальной потенциальной энергией, которая определяется формулой $E_п = mgh$, где $m$ – масса тела, $g$ – ускорение свободного падения. Кинетическая энергия в этот момент равна нулю, так как $E_к = \frac{mv^2}{2}$ и скорость $v = 0$.
В процессе падения высота тела над поверхностью земли уменьшается, что приводит к уменьшению его потенциальной энергии. Согласно закону сохранения механической энергии (в идеальном случае, без учета сопротивления воздуха), полная механическая энергия системы $E = E_п + E_к$ остается постоянной. Следовательно, уменьшение потенциальной энергии компенсируется увеличением кинетической энергии. Скорость тела растет, и его кинетическая энергия увеличивается.
В момент перед самым соприкосновением с землей (когда $h \approx 0$), потенциальная энергия тела становится близкой к нулю, а кинетическая энергия достигает своего максимального значения. Таким образом, при падении тела происходит непрерывное превращение потенциальной энергии в кинетическую.
Ответ: При падении тела его потенциальная энергия уменьшается, а кинетическая энергия увеличивается за счет превращения потенциальной энергии в кинетическую.

2. Какие превращения энергии происходят при ударе теннисного мяча о пол?
При ударе теннисного мяча о пол происходит сложная последовательность превращений энергии.
1. Непосредственно перед ударом мяч обладает максимальной кинетической энергией движения $E_к$.
2. В момент соударения с полом мяч начинает деформироваться (сжиматься). Его кинетическая энергия начинает переходить в потенциальную энергию упругой деформации. Часть кинетической энергии также преобразуется во внутреннюю энергию (мяч и пол немного нагреваются из-за внутреннего трения) и в энергию звуковых волн (мы слышим звук удара).
3. В точке максимальной деформации скорость мяча на мгновение становится равной нулю. В этот момент его кинетическая энергия равна нулю, а потенциальная энергия упругой деформации максимальна.
4. После этого мяч начинает восстанавливать свою форму, и запасенная в нем потенциальная энергия упругой деформации снова переходит в кинетическую энергию, заставляя мяч отскочить от пола.
Поскольку часть первоначальной механической энергии была необратимо преобразована в тепло и звук (такие удары называют неупругими), кинетическая энергия мяча после отскока будет меньше, чем до удара. Из-за этого мяч поднимется на меньшую высоту, чем та, с которой он начал падать.
Ответ: При ударе теннисного мяча о пол его кинетическая энергия превращается в потенциальную энергию упругой деформации, внутреннюю энергию (тепло) и звуковую энергию. Затем потенциальная энергия деформации снова преобразуется в кинетическую, но ее значение будет меньше первоначального из-за потерь энергии.

3. Приведите примеры физических явлений, в которых происходит превращение одного вида энергии в другой.
Превращения энергии из одного вида в другой являются фундаментальным свойством всех физических процессов. Вот несколько примеров:
Колебания маятника: Потенциальная энергия маятника в крайних верхних точках траектории ($E_п = mgh$) переходит в кинетическую энергию в нижней точке ($E_к = \frac{mv^2}{2}$), и наоборот.
Работа электроприборов: В электрической лампочке электрическая энергия преобразуется в световую и тепловую. В электродвигателе электрическая энергия преобразуется в механическую энергию вращения.
Стрельба из лука: Потенциальная энергия упруго деформированной тетивы лука переходит в кинетическую энергию летящей стрелы.
Горение топлива: Внутренняя (химическая) энергия топлива при сгорании превращается в тепловую и световую энергию.
Гидроэлектростанция: Потенциальная энергия воды, поднятой на высоту, превращается в кинетическую энергию падающего потока, которая, в свою очередь, вращает турбину (механическая энергия), а генератор преобразует эту механическую энергию в электрическую.
Фотосинтез: Энергия солнечного света (электромагнитная энергия) преобразуется растениями в химическую энергию органических веществ.
Ответ: Примерами превращения энергии являются колебания маятника (потенциальная в кинетическую и обратно), работа электролампы (электрическая в световую и тепловую) и горение дров (химическая в тепловую и световую).