Номер 4, страница 10 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

4. Какую энергию называют полной энергией тела?

4. Какую энергию называют полной энергией тела?

В механике под полной механической энергией тела (или системы тел) понимают сумму его кинетической и потенциальной энергий.

Полная механическая энергия $E$ вычисляется по формуле:

$E = E_k + E_p$

Здесь:

• Кинетическая энергия ($E_k$) — это энергия движения тела. Она зависит от массы тела $m$ и его скорости $v$. Рассчитывается по формуле: $E_k = \frac{mv^2}{2}$.
• Потенциальная энергия ($E_p$) — это энергия взаимодействия тел или частей одного тела. Она определяется их взаимным расположением. Существуют различные виды потенциальной энергии, например:
  • Гравитационная потенциальная энергия: $E_p = mgh$, где $h$ — высота тела над некоторым условным нулевым уровнем.
  • Потенциальная энергия упругой деформации (например, сжатой или растянутой пружины): $E_p = \frac{kx^2}{2}$, где $k$ — жесткость пружины, а $x$ — её деформация.

Для замкнутой системы тел, в которой действуют только консервативные силы (например, сила тяжести и сила упругости), полная механическая энергия сохраняется, то есть остается постоянной. Если в системе действуют неконсервативные силы (например, сила трения), то часть механической энергии переходит во внутреннюю энергию (теплоту), и полная механическая энергия системы не сохраняется.

В более широком смысле (в термодинамике и других разделах физики) полная энергия системы включает в себя не только механическую, но и все другие виды энергии: внутреннюю (тепловую), химическую, электромагнитную, ядерную и т.д.

Ответ: Полной механической энергией тела называют сумму его кинетической (энергии движения) и потенциальной (энергии взаимодействия) энергий.

5. Приведите примеры переходов энергии

Превращение одного вида энергии в другой — фундаментальное явление в природе. Согласно закону сохранения энергии, энергия не исчезает и не возникает из ничего, она лишь переходит из одной формы в другую. Вот несколько примеров таких переходов:

• Падение камня: Потенциальная энергия камня, поднятого над землей ($E_p=mgh$), по мере его падения превращается в кинетическую энергию ($E_k=\frac{mv^2}{2}$). В момент удара о землю кинетическая энергия переходит во внутреннюю энергию (камень и земля немного нагреваются), а также в энергию звуковых волн.
• Колебания маятника: В крайних точках траектории, где скорость маятника равна нулю, его энергия полностью потенциальная. При прохождении положения равновесия (нижней точки) потенциальная энергия минимальна, а кинетическая — максимальна. Происходит непрерывный переход потенциальной энергии в кинетическую и обратно.
• Удар шара о свинцовую плиту (неупругий удар): Кинетическая энергия движущегося шара превращается во внутреннюю энергию шара и плиты (они нагреваются), энергию пластической деформации (на плите остается вмятина) и энергию звука.
• Работа гидроэлектростанции (ГЭС): Потенциальная энергия воды, накопленной в водохранилище, переходит в кинетическую энергию падающего потока. Этот поток вращает турбины (механическая энергия), которые, в свою очередь, приводят в действие генераторы, преобразующие механическую энергию в электрическую.
• Горение дров: Химическая энергия, запасенная в молекулах целлюлозы, в процессе горения превращается в тепловую и световую энергию.
• Лампочка накаливания: Электрическая энергия, проходя по нити накала, преобразуется в световую и (в большей степени) в тепловую энергию.

Ответ: Примеры переходов энергии: падение тела (потенциальная в кинетическую), работа электромотора (электрическая в механическую), горение топлива (химическая в тепловую и световую), фотосинтез (световая в химическую).