Номер 1, страница 33 - гдз по физике 9 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 1. Законы движения и взаимодействия тел. Самостоятельные работы. СР-28. Закон сохранения механической энергии. Вариант 1 - номер 1, страница 33.

Условие.

1. Как изменяются кинетическая и потенциальная энергия воды в водопаде?

Решение.

1. При падении воды в водопаде происходит преобразование одного вида механической энергии в другой. Рассмотрим, как меняются потенциальная и кинетическая энергии.

Потенциальная энергия воды зависит от ее высоты над некоторым нулевым уровнем (например, основанием водопада). Она рассчитывается по формуле $E_p = mgh$, где $\text{m}$ – масса воды, $\text{g}$ – ускорение свободного падения, а $\text{h}$ – высота. Когда вода падает, ее высота $\text{h}$ уменьшается, что приводит к уменьшению ее потенциальной энергии. В самой верхней точке водопада вода обладает максимальной потенциальной энергией, а у основания – минимальной.

Кинетическая энергия воды связана со скоростью ее движения и определяется формулой $E_k = \frac{mv^2}{2}$, где $\text{v}$ – скорость воды. В процессе падения под действием силы тяжести скорость воды постоянно возрастает. Увеличение скорости ведет к росту кинетической энергии. В верхней точке водопада, где скорость течения реки относительно невелика, кинетическая энергия минимальна. В момент достижения основания водопада скорость максимальна, следовательно, и кинетическая энергия достигает своего максимального значения.

Таким образом, в водопаде происходит непрерывный переход потенциальной энергии в кинетическую. В соответствии с законом сохранения механической энергии, в идеализированной системе (без учета сопротивления воздуха и трения) уменьшение потенциальной энергии равно увеличению кинетической энергии.

Ответ: По мере падения воды в водопаде ее потенциальная энергия уменьшается, а кинетическая энергия увеличивается. Происходит превращение потенциальной энергии в кинетическую.