Номер 3, страница 204 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Авторы: Пёрышкин И. М., Иванов А. И.
Тип: Учебник
Издательство: Просвещение
Год издания: 2023 - 2025
Уровень обучения: базовый
Цвет обложки: белый
ISBN: 978-5-09-103443-1
Допущено Министерством просвещения Российской Федерации
Популярные ГДЗ в 7 классе
Ответь на вопросы. Параграф 60. Превращение механической энергии одного вида в другой. Глава 4. Работа и мощность. Энергия - номер 3, страница 204.
№3 (с. 204)
Условие. №3 (с. 204)
скриншот условия

3. Приведите примеры физических явлений, в которых кинетическая и потенциальная энергия переходят друг в друга.
Решение. №3 (с. 204)

Решение 2. №3 (с. 204)
Превращение кинетической и потенциальной энергий друг в друга является фундаментальным процессом во многих физических явлениях. Вот несколько примеров:
- Колебания маятника: В крайних верхних точках траектории, где маятник на мгновение останавливается, его кинетическая энергия ($E_k$) равна нулю, а потенциальная энергия ($E_p$), обусловленная высотой над положением равновесия, максимальна. При движении к положению равновесия высота уменьшается, а скорость растет. Потенциальная энергия переходит в кинетическую. В нижней точке траектории (положении равновесия) потенциальная энергия минимальна (можно принять за ноль), а кинетическая энергия максимальна. Затем, при движении вверх, кинетическая энергия снова преобразуется в потенциальную.
- Падение и отскок мяча: Мяч, поднятый над землей, обладает потенциальной энергией. Когда его отпускают, он начинает падать, и его потенциальная энергия превращается в кинетическую. Непосредственно перед ударом о землю кинетическая энергия максимальна. Во время удара происходит деформация мяча, и кинетическая энергия переходит в потенциальную энергию упругой деформации. Затем эта потенциальная энергия снова переходит в кинетическую, заставляя мяч отскочить вверх. При подъеме мяча его кинетическая энергия опять преобразуется в потенциальную гравитационную энергию.
- Движение по "американским горкам": В самой высокой точке аттракциона вагонетка обладает максимальным запасом потенциальной энергии. При спуске вниз эта энергия переходит в кинетическую, и скорость вагонетки увеличивается. При последующем подъеме на другой холм происходит обратное превращение: кинетическая энергия уменьшается, а потенциальная увеличивается.
- Выстрел из лука: Когда тетива лука натянута, система "лук-тетива" обладает потенциальной энергией упругой деформации. При отпускании тетивы эта энергия преобразуется в кинетическую энергию летящей стрелы.
Во всех этих примерах полная механическая энергия системы (сумма кинетической и потенциальной энергий, $E = E_k + E_p$) остается постоянной, если пренебречь силами сопротивления, такими как трение и сопротивление воздуха.
Ответ: Примерами явлений, в которых происходит взаимное превращение кинетической и потенциальной энергий, являются колебания маятника, падение и отскок мяча, движение на американских горках, выстрел из лука. В этих процессах, при отсутствии сил трения, полная механическая энергия системы сохраняется.
4. Можно предложить следующий эксперимент для демонстрации и подтверждения превращения энергии из одного вида в другой и закона сохранения механической энергии на примере математического маятника.
Цель эксперимента: Показать, что при колебаниях маятника потенциальная энергия переходит в кинетическую и обратно, а полная механическая энергия системы остается примерно постоянной.
Оборудование:
- Штатив с муфтой и лапкой.
- Нить.
- Тяжелый шарик (груз).
- Измерительная лента или линейка.
Ход эксперимента:
- Соберем установку: подвесим шарик на нити к лапке штатива. Это наш маятник.
- Отметим положение равновесия маятника – самую нижнюю точку его траектории. Примем высоту в этой точке за нулевой уровень потенциальной энергии ($h=0$).
- Отведем шарик в сторону на некоторую высоту $h_1$ относительно положения равновесия. Эту высоту можно измерить с помощью линейки. В этой верхней точке шарик неподвижен, поэтому его скорость равна нулю, а значит, и кинетическая энергия ($E_k = \frac{mv^2}{2}$) равна нулю. Вся механическая энергия системы представлена потенциальной энергией: $E_1 = E_p = mgh_1$, где $m$ – масса шарика, а $g$ – ускорение свободного падения.
- Отпустим шарик без начального толчка. Он начнет двигаться к положению равновесия. В ходе этого движения его высота $h$ будет уменьшаться, а скорость $v$ – увеличиваться. Это означает, что потенциальная энергия $E_p$ переходит в кинетическую $E_k$.
- При прохождении положения равновесия ($h=0$) высота маятника минимальна, следовательно, его потенциальная энергия также минимальна (равна нулю). Зато скорость, а вместе с ней и кинетическая энергия $E_k = \frac{mv_{max}^2}{2}$, достигают своего максимального значения. В этот момент вся начальная потенциальная энергия перешла в кинетическую: $E_2 = E_k = \frac{mv_{max}^2}{2}$.
- Далее шарик продолжит движение вверх, в противоположную сторону. Теперь его скорость будет уменьшаться, а высота – увеличиваться. Кинетическая энергия будет снова переходить в потенциальную.
- Наблюдаем, на какую высоту $h_2$ поднимется шарик с другой стороны. В идеальной системе, где нет потерь энергии на трение в точке подвеса и на сопротивление воздуха, шарик должен подняться на ту же самую высоту, с которой его отпустили, то есть $h_2 = h_1$.
Вывод: Тот факт, что маятник после прохождения нижней точки снова поднимается почти на ту же начальную высоту, доказывает, что энергия не исчезла, а лишь преобразовалась из потенциальной в кинетическую и обратно. Небольшая разница в высоте подъема ($h_2 < h_1$) в реальном эксперименте объясняется неизбежными потерями энергии из-за сил трения и сопротивления воздуха. Таким образом, эксперимент подтверждает явление превращения видов механической энергии и справедливость закона сохранения энергии в замкнутой системе (с оговоркой на диссипативные силы).
Ответ: Эксперимент с математическим маятником, в ходе которого измеряется начальная высота отклонения и наблюдается высота подъема после прохождения положения равновесия, наглядно демонстрирует переход потенциальной энергии в кинетическую и обратно, а также подтверждает закон сохранения механической энергии (с учетом потерь на трение).
Другие задания:
Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.
Присоединяйтесь к Телеграм-группе @top_gdz
ПрисоединитьсяМы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по физике за 7 класс, для упражнения номер 3 расположенного на странице 204 к учебнику 2023 года издания для учащихся школ и гимназий.
Теперь на нашем сайте ГДЗ.ТОП вы всегда легко и бесплатно найдёте условие с правильным ответом на вопрос «Как решить ДЗ» и «Как сделать» задание по физике к упражнению №3 (с. 204), авторов: Пёрышкин (И М), Иванов (Александр Иванович), ФГОС (новый, красный) базовый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.