Номер 1, страница 205 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Упражнение 39. Параграф 60. Превращение механической энергии одного вида в другой. Глава 4. Работа и мощность. Энергия - номер 1, страница 205.

Условие.

1. Стальной шарик висит на нити. Отклоним его в сторону и отпустим. Какие превращения энергии при этом происходят?

Решение.

Решение 2.

1. Решение

Движение стального шарика на нити после отклонения представляет собой механические колебания. Рассмотрим, какие превращения энергии происходят на разных этапах этого движения.

В начальный момент, когда шарик отклонен в сторону и неподвижен, он находится на некоторой максимальной высоте $h_{\text{max}}$ относительно самого нижнего положения (положения равновесия). В этой крайней точке его скорость равна нулю. Следовательно, шарик обладает максимальной потенциальной энергией ($E_п = mgh_{\text{max}}$) и нулевой кинетической энергией ($E_к = 0$).

Когда мы отпускаем шарик, он начинает двигаться к положению равновесия. По мере движения вниз его высота уменьшается, а скорость увеличивается. Это означает, что его потенциальная энергия превращается в кинетическую энергию.

В момент прохождения нижней точки траектории (положения равновесия) высота шарика минимальна (можно принять ее за ноль, $h=0$), а его скорость достигает максимального значения. В этой точке, наоборот, потенциальная энергия минимальна ($E_п = 0$), а кинетическая энергия максимальна ($E_к = \frac{1}{2}mv_{\text{max}}^2$). Практически вся потенциальная энергия, которой обладал шарик вначале, перешла в кинетическую.

Продолжая движение по инерции, шарик начинает подниматься с другой стороны. Теперь его высота увеличивается, а скорость, наоборот, уменьшается. Происходит обратный процесс: кинетическая энергия превращается в потенциальную.

Достигнув противоположной крайней точки, шарик на мгновение замирает. Его высота снова становится максимальной, а скорость — нулевой. В этот момент кинетическая энергия полностью перешла обратно в потенциальную.

Этот цикл превращения энергии из потенциальной в кинетическую и обратно повторяется непрерывно. Однако в реальных условиях всегда существуют силы сопротивления (трение о воздух, трение в точке подвеса нити). Из-за действия этих сил часть механической энергии на каждом колебании будет переходить во внутреннюю энергию (тепло), в результате чего колебания будут постепенно затухать, и шарик в итоге остановится.

Ответ:

При движении шарика происходит периодическое превращение потенциальной энергии в кинетическую (при движении к положению равновесия) и обратно кинетической энергии в потенциальную (при движении от положения равновесия). В крайних точках траектории потенциальная энергия максимальна, а кинетическая равна нулю. В нижней точке (положении равновесия) кинетическая энергия максимальна, а потенциальная минимальна. Часть механической энергии также переходит во внутреннюю энергию из-за сил трения и сопротивления воздуха.