Номер 4, страница 28, часть 2 - гдз по физике 9 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 2. Глава 4. Механическая работа. Механическая энергия. Закон сохранения механической энергии. Параграф 27. Потенциальная энергия - номер 4, страница 28.

Условие.

4. Небольшой твёрдый шарик массой $\text{m}$ переместили на расстояние $\Delta l$. Определите изменение потенциальной энергии системы «шарик – Земля» в результате этого перемещения, если первый раз шарик перемещали по горизонтали, второй раз – по вертикали вверх, а третий раз – по вертикали вниз.

Решение.

Ответ: ___________.

Решение.

Дано:

Масса шарика: $m$

Расстояние перемещения: $Δl$

Найти:

$ΔE_p$ — изменение потенциальной энергии системы «шарик — Земля» для каждого из трех случаев.

Решение:

Изменение потенциальной энергии тела в однородном поле тяжести Земли зависит от изменения его высоты и вычисляется по формуле:

$ΔE_p = mgΔh$

где $m$ — масса тела, $g$ — ускорение свободного падения, $Δh$ — изменение вертикальной координаты (высоты) тела ($Δh = h_{конечная} - h_{начальная}$). Потенциальная энергия не зависит от перемещения тела в горизонтальном направлении.

Рассмотрим каждый из трех случаев перемещения шарика.

1. Шарик перемещали по горизонтали.

При движении по горизонтали высота шарика над поверхностью Земли не меняется. Следовательно, изменение высоты $Δh = 0$.

Подставим это значение в формулу для изменения потенциальной энергии:

$ΔE_p = mg \cdot 0 = 0$

Ответ: Изменение потенциальной энергии равно 0.

2. Шарик перемещали по вертикали вверх.

При перемещении шарика вертикально вверх на расстояние $Δl$ его высота увеличивается на это значение. Таким образом, изменение высоты $Δh = Δl$.

Подставим это значение в формулу:

$ΔE_p = mgΔl$

Потенциальная энергия системы увеличилась.

Ответ: Изменение потенциальной энергии равно $mgΔl$.

3. Шарик перемещали по вертикали вниз.

При перемещении шарика вертикально вниз на расстояние $Δl$ его высота уменьшается на это значение. Таким образом, изменение высоты $Δh = -Δl$ (конечная высота меньше начальной).

Подставим это значение в формулу:

$ΔE_p = mg(-Δl) = -mgΔl$

Потенциальная энергия системы уменьшилась.

Ответ: Изменение потенциальной энергии равно $-mgΔl$.