Номер 3, страница 129 - гдз по физике 7 класс учебник Пурышева, Важеевская

3. Один ученик утверждает, что потенциальная энергия лежащей на столе книги равна нулю, а другой — что книга обладает определённой потенциальной энергией. Кто из них прав? Почему?

Решение:

Вопрос о значении потенциальной энергии книги затрагивает фундаментальное свойство этой физической величины — её относительность. Потенциальная энергия тела в поле тяготения Земли рассчитывается по формуле $E_p = mgh$, где $m$ — масса тела, $g$ — ускорение свободного падения, а $h$ — высота тела над некоторым условным уровнем, принятым за нулевой.

Выбор этого нулевого уровня произволен и определяется удобством для решения конкретной задачи. В зависимости от этого выбора значение потенциальной энергии может быть разным.

1. Первый ученик утверждает, что потенциальная энергия книги равна нулю. Он будет прав, если в качестве нулевого уровня отсчета высоты он выбрал поверхность стола, на которой лежит книга. В этом случае высота книги $h$ относительно стола равна 0, и ее потенциальная энергия действительно будет равна нулю: $E_p = mg \cdot 0 = 0$.

2. Второй ученик утверждает, что книга обладает определённой (не равной нулю) потенциальной энергией. Он также будет прав, если за нулевой уровень он принял, например, поверхность пола. Если стол имеет высоту $h_{стола}$ относительно пола, то и книга находится на этой высоте. Её потенциальная энергия относительно пола будет положительной и равной $E_p = mgh_{стола}$.

Таким образом, оба ученика могут быть правы, так как их утверждения основаны на разных, но одинаково допустимых выборах системы отсчета (нулевого уровня). В физике важно не абсолютное значение потенциальной энергии, а ее *изменение*, которое определяет работу силы тяжести. Изменение потенциальной энергии не зависит от выбора нулевого уровня и будет одинаковым в обеих системах отсчета.

Ответ: Правы могут быть оба ученика. Потенциальная энергия является относительной величиной, и её значение зависит от выбора нулевого уровня, на котором она считается равной нулю. Если за нулевой уровень принять поверхность стола, то энергия книги равна нулю. Если же за нулевой уровень принять, например, пол, то книга будет обладать определённой положительной потенциальной энергией.