Номер 2, страница 23 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

2. Рассмотрите превращения энергии, которые происходят при подъёме шара и при его падении.

1. Что называют внутренней энергией тела?

Внутренней энергией тела (обозначается буквой $U$) называют сумму кинетической энергии хаотического движения всех частиц (молекул, атомов, ионов), из которых состоит тело, и потенциальной энергии их взаимодействия друг с другом. Внутренняя энергия является функцией состояния системы и зависит от ее температуры и объема. Она не включает в себя кинетическую энергию движения тела как единого целого и его потенциальную энергию в поле внешних сил (например, в поле тяжести). Таким образом, если тело покоится, его механическая энергия может быть равна нулю, но внутренняя энергия, определяемая движением и взаимодействием его молекул, нулю не равна (за исключением абсолютного нуля температуры, который недостижим).

Ответ: Внутренняя энергия тела — это сумма кинетической энергии хаотического движения его частиц (атомов, молекул) и потенциальной энергии их взаимного притяжения и отталкивания.

2. Рассмотрите превращения энергии, которые происходят при подъёме шара и при его падении.

Полная механическая энергия тела — это сумма его кинетической ($E_к$) и потенциальной ($E_п$) энергий. Рассмотрим превращения этих энергий.

При подъёме шара:
Чтобы поднять шар, необходимо совершить работу против силы тяжести. Эта работа, совершаемая внешней силой, приводит к увеличению потенциальной энергии шара, которая определяется формулой $E_п = mgh$, где $m$ — масса шара, $g$ — ускорение свободного падения, $h$ — высота подъёма. Если шар поднимают из состояния покоя и на конечной высоте он также покоится, то вся совершенная работа превращается в потенциальную энергию. Таким образом, происходит преобразование работы внешней силы в потенциальную энергию тела.

При падении шара:
Когда шар свободно падает, его высота $h$ уменьшается, а скорость $v$ растет. Это означает, что его потенциальная энергия ($E_п$) уменьшается, а кинетическая энергия ($E_к = \frac{mv^2}{2}$) увеличивается. Происходит превращение потенциальной энергии в кинетическую. В идеальном случае (в вакууме) полная механическая энергия сохраняется. В реальных условиях часть механической энергии превращается во внутреннюю энергию шара и окружающего воздуха из-за работы силы сопротивления воздуха.

Ответ: При подъёме шара работа внешней силы превращается в его потенциальную энергию. При падении его потенциальная энергия превращается в кинетическую энергию (и частично во внутреннюю энергию, если учитывать сопротивление воздуха).

3. Что свидетельствует об изменении состояний свинцового (шара)?

Вопрос, вероятно, относится к классическому физическому опыту, в котором свинцовый шар падает на свинцовую плиту. При неупругом ударе шара о плиту его механическая энергия (в основном кинетическая, набранная при падении) почти полностью переходит во внутреннюю энергию шара и плиты. Об изменении состояния свинцового шара свидетельствуют два основных явления:

1. Деформация. Свинец — это мягкий и пластичный металл. При сильном ударе шар заметно изменяет свою форму (сплющивается). Работа, затраченная на изменение формы тела против сил межмолекулярного взаимодействия, приводит к увеличению потенциальной составляющей его внутренней энергии.

2. Нагревание. После удара температура и шара, и плиты повышается. Это можно зафиксировать с помощью термометра или тепловизора. Нагревание — это прямое проявление увеличения кинетической составляющей внутренней энергии, то есть увеличения средней скорости хаотического движения частиц вещества.

Таким образом, оба этих явления — деформация и нагревание — однозначно указывают на то, что механическая энергия падающего тела превратилась в его внутреннюю энергию.

Ответ: Об изменении состояния свинцового шара после удара свидетельствуют его деформация (изменение формы) и нагревание (повышение температуры), которые происходят вследствие перехода механической энергии во внутреннюю.