Номер 2, страница 173 - гдз по физике 9 класс учебник Грачев, Погожев

Глава 4. Механическая работа. Механическая энергия. Закон сохранения механической энергии. Параграф 27. Потенциальная энергия. Вопросы - номер 2, страница 173.

Условие.

2. Чему равно изменение потенциальной энергии системы тел?

Решение.

2. Чему равно изменение потенциальной энергии системы тел?

Решение

Потенциальная энергия ($E_p$) — это часть полной механической энергии системы, которая определяется взаимным расположением тел (или частей одного тела) и характером сил взаимодействия между ними. Изменение потенциальной энергии связано с работой, совершаемой консервативными силами.

Консервативными силами называют силы, работа которых при перемещении тела из одной точки в другую не зависит от формы траектории, а определяется только начальным и конечным положением тела. Примерами таких сил являются сила тяжести и сила упругости.

По определению, изменение потенциальной энергии системы тел при переходе из начального состояния в конечное равно работе, совершаемой внутренними консервативными силами этой системы, взятой с противоположным знаком.

Это соотношение выражается следующей формулой:

$ΔE_p = -A_{конс}$

где $ΔE_p = E_{p2} - E_{p1}$ — изменение потенциальной энергии системы (разность между её конечным $E_{p2}$ и начальным $E_{p1}$ значениями), а $A_{конс}$ — работа, совершённая консервативными силами.

Физический смысл этого равенства можно пояснить на примерах:

1. Когда тело свободно падает, сила тяжести (консервативная сила) совершает положительную работу ($A_{конс} > 0$), так как направление силы и перемещения совпадают. При этом высота тела уменьшается, а значит, его потенциальная энергия убывает ($ΔE_p < 0$).

2. Когда тело поднимают вертикально вверх, работа силы тяжести отрицательна ($A_{конс} < 0$), так как сила тяжести направлена вниз, а перемещение — вверх. При этом высота тела увеличивается, и его потенциальная энергия возрастает ($ΔE_p > 0$).

Таким образом, работа консервативных сил совершается за счет изменения (убыли) потенциальной энергии системы.

Ответ: Изменение потенциальной энергии системы тел равно работе, совершаемой консервативными силами внутри системы, взятой с противоположным знаком.