Ответьте на вопросы, страница 147 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопросы

1. Какими видами энергии обладает колебательная система, выведенная из состояния равновесия?

2. В каком положении тело на пружине обладает максимальной кинетической энергией? Максимальной потенциальной энергией?

1. Какими видами энергии обладает колебательная система, выведенная из состояния равновесия?

Колебательная система, выведенная из состояния равновесия, обладает двумя видами механической энергии: потенциальной и кинетической. В ходе колебаний эти виды энергии непрерывно превращаются друг в друга.
Потенциальная энергия ($E_п$) — это энергия, которая определяется положением или конфигурацией системы. Для колебательной системы она максимальна в точках наибольшего отклонения от положения равновесия, где возвращающая сила максимальна. Например, для пружинного маятника это энергия упругой деформации пружины, $E_п = \frac{kx^2}{2}$, где $k$ — жесткость пружины, а $x$ — ее деформация. Для математического маятника это гравитационная потенциальная энергия, $E_п = mgh$, зависящая от высоты $h$ подъема тела.
Кинетическая энергия ($E_к$) — это энергия движения тела, $E_к = \frac{mv^2}{2}$. Она максимальна, когда тело проходит положение равновесия с наибольшей скоростью.
Полная механическая энергия идеальной колебательной системы (без учета трения) остается постоянной и равной сумме кинетической и потенциальной энергий: $E = E_к + E_п = const$.

Ответ: Колебательная система, выведенная из состояния равновесия, обладает кинетической и потенциальной энергией.

2. В каком положении тело на пружине обладает максимальной кинетической энергией? Максимальной потенциальной энергией?

При колебаниях тела на пружине его энергия постоянно переходит из одного вида в другой.
Максимальной кинетической энергией тело обладает в тот момент, когда его скорость максимальна. Максимальная скорость достигается при прохождении телом положения равновесия. В этой точке деформация пружины равна нулю ($x=0$), следовательно, потенциальная энергия пружины также равна нулю, и вся энергия системы является кинетической.
Максимальной потенциальной энергией тело обладает в моменты, когда оно находится в крайних точках своей траектории, то есть в точках максимального смещения от положения равновесия (когда $x = A$ или $x = -A$, где $A$ — амплитуда). В этих точках тело на мгновение останавливается, его скорость становится равной нулю, и, следовательно, кинетическая энергия тоже равна нулю. В этот момент вся энергия системы сосредоточена в виде потенциальной энергии упруго деформированной пружины.

Ответ: Тело на пружине обладает максимальной кинетической энергией в положении равновесия, а максимальной потенциальной энергией — в положениях максимального смещения от положения равновесия (в крайних точках траектории).