Номер 1, страница 158 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Ответь на вопросы. § 32. Затухающие колебания. Вынужденные колебания. Глава 2. Механические колебания и волны. Звук - номер 1, страница 158.

1. Что можно сказать о механической энергии колеблющегося маятника в любой момент времени, если допустить, что потерь энергии нет? Согласно какому закону это можно утверждать?

Что можно сказать о механической энергии колеблющегося маятника в любой момент времени, если допустить, что потерь энергии нет? Согласно какому закону это можно утверждать?

Если допустить, что потерь энергии нет (то есть в системе отсутствуют силы трения и сопротивления воздуха), то полная механическая энергия колеблющегося маятника остается постоянной в любой момент времени.

Полная механическая энергия $E$ представляет собой сумму кинетической энергии $E_k$ (энергии, связанной с движением) и потенциальной энергии $E_p$ (энергии, связанной с положением в поле тяготения). В процессе колебаний происходит непрерывное взаимное превращение этих двух видов энергии, но их сумма остается неизменной.

Рассмотрим этот процесс подробнее:

• В крайних точках отклонения маятник на мгновение останавливается, его скорость, а следовательно и кинетическая энергия ($E_k = \frac{mv^2}{2}$), равна нулю. В этих точках маятник поднят на максимальную высоту относительно положения равновесия, поэтому его потенциальная энергия ($E_p = mgh$) достигает своего максимального значения. Вся механическая энергия представлена в виде потенциальной энергии.
• При прохождении положения равновесия (нижней точки траектории) маятник движется с максимальной скоростью, поэтому его кинетическая энергия максимальна. Если принять высоту в этом положении за нулевой уровень, то потенциальная энергия равна нулю. В этой точке вся механическая энергия представлена в виде кинетической энергии.
• В любом промежуточном положении полная механическая энергия равна сумме текущих значений кинетической и потенциальной энергий, и эта сумма всегда остается постоянной: $E = E_k + E_p = \text{const}$.

Это утверждение следует из закона сохранения механической энергии. Этот закон гласит, что в замкнутой системе тел, в которой действуют только консервативные силы (в данном случае – сила тяжести, а работа силы натяжения нити равна нулю), полная механическая энергия системы сохраняется.

Ответ: Если допустить, что потерь энергии нет, то полная механическая энергия колеблющегося маятника в любой момент времени остается постоянной (сохраняется). Это утверждение следует из закона сохранения механической энергии.