Номер 3, страница 127 - гдз по физике 9 класс учебник Шахмаев, Бунчук

Глава 8. Закон сохранения энергии. Параграф 29. Взаимосвязь работы и энергии - номер 3, страница 127.

Условие.

3. Тело свободно падает с некоторой высоты. Как изменяется его кинетическая энергия?

Решение.

Кинетическая энергия тела — это энергия движения, и она вычисляется по формуле $E_k = \frac{mv^2}{2}$, где $\text{m}$ — это масса тела, а $\text{v}$ — его скорость.

Рассмотрим процесс свободного падения тела. "Свободное падение" означает, что на тело действует только сила тяжести, а сопротивлением воздуха можно пренебречь.

1. В начальный момент, на некоторой высоте $\text{h}$, тело находится в состоянии покоя, его начальная скорость $v_0 = 0$. Следовательно, его начальная кинетическая энергия также равна нулю: $E_{k0} = \frac{m \cdot 0^2}{2} = 0$.

2. Под действием силы тяжести тело начинает падать с ускорением свободного падения $\text{g}$. Его скорость со временем увеличивается. По мере падения высота уменьшается, а скорость растет.

3. Так как скорость $\text{v}$ тела постоянно увеличивается в процессе падения, а масса $\text{m}$ остается неизменной, то его кинетическая энергия $E_k = \frac{mv^2}{2}$ также будет непрерывно увеличиваться.

Этот же вывод можно сделать, используя закон сохранения механической энергии. Полная механическая энергия тела $\text{E}$ является суммой его кинетической ($E_k$) и потенциальной ($E_p$) энергий: $E = E_k + E_p$. В случае свободного падения полная механическая энергия сохраняется. Потенциальная энергия определяется высотой: $E_p = mgh$. Когда тело падает, его высота $\text{h}$ уменьшается, а значит, уменьшается и его потенциальная энергия $E_p$. Поскольку сумма $E_k + E_p$ должна оставаться постоянной, уменьшение потенциальной энергии приводит к увеличению кинетической энергии. Происходит переход потенциальной энергии в кинетическую.

Ответ: Кинетическая энергия тела при свободном падении увеличивается.