Номер 4, страница 61 - гдз по физике 9 класс учебник Изергин

Глава II. Динамика. Параграф 13. Закон сохранения энергии - номер 4, страница 61.

Условие.

4. На рисунке 60 тележка движется под действием опускающегося груза. Каким видом энергии обладает этот груз? Какие переходы энергии происходят при его опускании?

Рис. 60. К заданию 4

Решение.

Каким видом энергии обладает этот груз?

В начальный момент времени, когда груз неподвижен и поднят на некоторую высоту $\text{h}$ над нулевым уровнем, он обладает потенциальной энергией. Эта энергия зависит от массы груза $\text{m}$ и высоты его подъема $\text{h}$ и рассчитывается по формуле $E_p = mgh$, где $\text{g}$ — ускорение свободного падения.

Когда груз начинает опускаться, он приобретает скорость $\text{v}$, а значит, у него появляется кинетическая энергия, которая рассчитывается по формуле $E_k = \frac{1}{2}mv^2$.

Таким образом, в процессе движения опускающийся груз одновременно обладает и потенциальной, и кинетической энергией. Сумма этих двух энергий называется полной механической энергией груза.

Ответ: Груз обладает механической энергией, которая состоит из потенциальной энергии (зависящей от высоты) и кинетической энергии (зависящей от скорости движения).

Какие переходы энергии происходят при его опускании?

В данной системе происходит преобразование энергии в соответствии с законом сохранения энергии.

По мере опускания груза его высота $\text{h}$ уменьшается, что ведет к уменьшению его потенциальной энергии ($E_p$). Эта убывающая потенциальная энергия не исчезает, а переходит в другие виды энергии.

Поскольку и груз, и тележка приходят в движение и их скорость увеличивается, их кинетическая энергия ($E_k$) возрастает. Таким образом, потенциальная энергия груза преобразуется в кинетическую энергию самого груза и в кинетическую энергию тележки.

Схематично этот переход можно записать так:

Потенциальная энергия груза $\rightarrow$ Кинетическая энергия груза + Кинетическая энергия тележки.

В реальных условиях всегда присутствуют силы трения (трение в оси блока, трение колес тележки о поверхность, сопротивление воздуха). Работа этих сил приводит к тому, что часть механической энергии системы превращается во внутреннюю энергию (теплоту), нагревая тела и окружающую среду.

Ответ: При опускании груза его потенциальная энергия превращается в кинетическую энергию груза и тележки. При наличии трения часть потенциальной энергии также переходит во внутреннюю энергию (тепло).