Номер 4, страница 101, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Глава II. Тепловые явления. Параграф 12. Тепловые двигатели - номер 4, страница 101.

Условие.

4. Энергия вращающегося колеса — кинетическая или потенциальная?

Решение.

Энергия вращающегося колеса является кинетической.

Для развернутого ответа необходимо определить, что такое кинетическая и потенциальная энергия. Кинетическая энергия — это энергия, которой обладает тело вследствие своего движения. Она напрямую зависит от массы тела и квадрата его скорости. Если тело движется, оно обладает кинетической энергией. Потенциальная энергия — это энергия, которая определяется положением тела в силовом поле (например, гравитационном поле Земли) или взаимным расположением частей тела (например, энергия упруго деформированной пружины). Она представляет собой "запасенную" энергию, которая может превратиться в кинетическую.

Рассмотрим вращающееся колесо. Даже если центр колеса неподвижен, каждая его частица (за исключением точек на оси вращения) движется по круговой траектории. А раз есть движение, значит, есть и скорость. Каждая такая движущаяся частица обладает своей кинетической энергией. Полная энергия вращающегося колеса — это сумма кинетических энергий всех его частиц. Эта совокупная энергия и называется кинетической энергией вращательного движения.

Она вычисляется по формуле: $E_{вр} = \frac{I\omega^2}{2}$, где $\text{I}$ — это момент инерции тела, который характеризует распределение массы относительно оси вращения, а $\omega$ — угловая скорость вращения.

Таким образом, энергия, возникающая исключительно из-за факта вращения, является энергией движения, то есть кинетической энергией.

Следует отметить, что у колеса одновременно может быть и потенциальная энергия (если его центр масс поднят над нулевым уровнем), и кинетическая энергия поступательного движения (если оно катится, перемещаясь в пространстве). Однако вопрос касается именно энергии вращения, и она по своей природе — кинетическая.

Ответ: Энергия вращающегося колеса является кинетической.