Номер 2, страница 142, часть 1 - гдз по физике 9 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Механические явления. Глава III. Законы сохранения в механике. Параграф 17. Потенциальная и кинетическая энергия - номер 2, страница 142.

Условие.

2. При сжатии пружины совершили работу 2 Дж.

а) Какую работу совершила при этом сила упругости пружины?

б) Как изменилась при этом энергия пружины?

Решение.

Дано:

Работа, совершенная внешней силой при сжатии пружины, $A_{внеш} = 2$ Дж.

Найти:

а) Работу силы упругости, $A_{упр}$ - ?

б) Изменение энергии пружины, $\Delta E_п$ - ?

Решение:

а) Какую работу совершила при этом сила упругости пружины?

Когда пружину сжимают, на нее действует внешняя сила. Направление этой силы совпадает с направлением перемещения конца пружины, поэтому работа внешней силы положительна. В то же время, внутри пружины возникает сила упругости, которая противодействует сжатию и направлена в противоположную сторону по отношению к перемещению.

Работа силы упругости ($A_{упр}$) равна по модулю работе внешней силы ($A_{внеш}$), но противоположна по знаку, так как вектор силы упругости направлен против вектора перемещения.

$A_{упр} = -A_{внеш}$

Подставляя данное значение, получаем:

$A_{упр} = -2$ Дж.

Ответ: работа, совершенная силой упругости пружины, равна -2 Дж.

б) Как изменилась при этом энергия пружины?

Согласно теореме о потенциальной энергии, изменение потенциальной энергии системы равно работе, совершенной внешней силой над этой системой. В данном случае, работа внешней силы идет на увеличение потенциальной энергии упруго деформированной пружины.

Изменение потенциальной энергии пружины ($\Delta E_п$) равно работе внешней силы:

$\Delta E_п = A_{внеш}$

$\Delta E_п = 2$ Дж.

Так как изменение энергии является положительной величиной ($\Delta E_п > 0$), это означает, что потенциальная энергия пружины возросла на 2 Дж. Работа, совершенная при сжатии, перешла в потенциальную энергию пружины.

Ответ: энергия пружины увеличилась на 2 Дж.