Номер 4, страница 113 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

4. Почему потенциальную энергию называют энергией взаимодействия?

По какой формуле можно рассчитать энергию сжатой пружины?

Энергия упруго деформированного тела, такого как сжатая или растянутая пружина, является потенциальной энергией. Ее можно рассчитать, используя закон Гука, по следующей формуле:

$E_п = \frac{kx^2}{2}$

где:

$E_п$ – потенциальная энергия пружины, измеряемая в Джоулях (Дж);

$k$ – коэффициент жёсткости пружины, который показывает, какая сила требуется для её растяжения или сжатия на единицу длины, измеряется в Ньютонах на метр (Н/м);

$x$ – величина деформации пружины, то есть изменение её длины (сжатие или растяжение) по сравнению с положением равновесия, измеряется в метрах (м).

Эта формула показывает, что запасенная в пружине энергия пропорциональна её жёсткости и квадрату величины деформации.

Ответ: Энергию сжатой (или растянутой) пружины можно рассчитать по формуле $E_п = \frac{kx^2}{2}$, где $k$ — жёсткость пружины, а $x$ — её деформация.

4. Почему потенциальную энергию называют энергией взаимодействия?

Потенциальную энергию называют энергией взаимодействия, потому что она возникает не у изолированного тела, а у системы взаимодействующих тел (или частей одного тела) и зависит от их взаимного расположения. По сути, это энергия, "запасенная" в конфигурации системы благодаря действующим в ней силам.

Рассмотрим примеры:

Гравитационная потенциальная энергия: Тело, поднятое над поверхностью Земли, обладает потенциальной энергией не само по себе, а именно в системе "тело-Земля". Эта энергия обусловлена силой гравитационного притяжения между телом и планетой и зависит от расстояния между ними. Если бы не было Земли (то есть взаимодействия), у тела не было бы и этой потенциальной энергии.

Упругая потенциальная энергия: Сжатая пружина обладает энергией благодаря электромагнитному взаимодействию между атомами и молекулами, из которых она состоит. Деформация пружины изменяет расстояния между её частицами, что приводит к возникновению сил упругости и запасанию энергии. Эта энергия характеризует взаимодействие частей самой пружины.

Таким образом, потенциальная энергия всегда связана с силами взаимодействия (гравитационными, упругими, электромагнитными) и зависит от взаимного расположения тел или частиц в системе.

Ответ: Потенциальную энергию называют энергией взаимодействия, так как она является характеристикой системы взаимодействующих тел в целом, а не отдельного тела, и определяется силами взаимодействия между этими телами и их взаимным расположением.