Решебник по физике 7 класс Перышкин §60

При падении тела потенциальная энергия уменьшается, а кинетическая возрастает.

При ударе теннисного мяча о пол происходит деформация как мяча, так и пола. Кинетическая энергия мяча переходит в потенциальную энергию деформированных мяча и пола. В результате действия упругих сил мяч и пол примут свою первоначальную форму, мяч отскочит от пола. Потенциальная энергия вновь перейдет в кинетическую. Мяч, отскочив от пола, станет подниматься вверх и замедляться. Его кинетическая энергия будет уменьшаться, а потенциальная увеличиваться. Кинетическая энергия снова перейдет в потенциальную.

Примеры физических явлений, в которых кинетическая и потенциальная энергия переходят друг в друга: пример с мячом, когда он отскочил от пола и поднялся вверх, кинетическая энергия перешла в потенциальную, затем, достигнув максимальной высоты, мяч начал опускаться, и потенциальная энергия снова начала переходить в кинетическую.

Эксперимент, подтверждающий, что энергия может переходить от одного тела к другому: в результате столкновения стального шара с другим таким же шаром, но неподвижным, первый шар останавливается, а второй начинает двигаться со скоростью, которой обладал первый шар до столкновения. В этом примере механическая энергия системы из двух шаров не изменяется, но происходит передача энергии от одного шара другому.

Закон сохранения механической энергии: механическая энергия системы тел, взаимодействующих только друг с другом и только силами тяготения и силами упругости, остается постоянной.

Е_к1 + Е_п1 = Е_к2 + Е_п2

Наибольший вклад в энергию вылетающей из лука стрелы вносит тетива, так как при натяжении тетивы, стрелок придает ей потенциальную энергию, которая впоследствии передается стреле в виде кинетической энергии.

Отклонив шарик в сторону и отпустив, потенциальная энергия переходит в кинетическую, так как увеличивается скорость тела, затем, пройдя положение равновесия (Е_к = Е_п), потенциальная энергия вновь начинает возрастать, переходя в кинетическую.

Опыт на проверку закона сохранения энергии:

Поставили наклонную плоскость длиной l = 30 см = 0,3 м и положили брусок на высоту h так, чтобы он начал движение из верхней точки; время движения бруска t = 0,4 с; скорость бруска у основания наклонной плоскости \(\nu\) = \(\frac{2l}{t}\) = \(\frac{2\ \times 0,3}{0,4}\) = 1,5 (м/с).

Высота, на которую поднят брусок: h = 14 см = 0,14 м

Учитывая, что потенциальная энергия тела Е_п = mgh, а кинетическая – Ек = \(\frac{m\nu^{2}}{2}\) , можно сравнивать значения gh и \(\frac{\nu^{2}}{2}\) .

gh = 9,8 × 0,14 = 1,37

\(\frac{\nu^{2}}{2}\) = \(\frac{{(1,5)}^{2}}{2}\) = 1,125

Значение кинетической энергии оказалось меньше начального значения потенциальной энергии, но не намного. Это говорит о том, что часть механической энергии перешла в другую форму. Но возможны и погрешности при измерении, которые могут покрыть эту разницу.

Маятник Максвелла с течением времени поднимается на меньшую высоту, потому что его первоначальная энергия расходуется на силу трения и сопротивление воздуха, что в конечном итоге приводит к возвращению маятника в первоначальное положение.

Тимофей держал инструмент за самый конец рукоятки на весу, не опираясь на доску качелей. В этом и была главная ошибка мальчика – он неправильно выбрал точку приложения силы. Необходимо было создать относительно доски момент силы, вращающей его в направлении, противоположном силе, вдавливающей гвоздь в доску.

Рычаги — это простые механические устройства, которые используются для усиления силы и облегчения выполнения работы. Они широко применяются как в быту, так и в живой природе. Вот некоторые примеры рычагов в обеих сферах:

1) Бытовые рычаги:

- Воротничковый рычаг: используется для затягивания и разворачивания гаек и болтов. Применяется, например, при сборке мебели.

- Кухонный рычаг: используется для открывания бутылок с пробками, банок и консервных банок.

- Дверной рычаг: позволяет легко открывать и закрывать двери, обеспечивая механическое преимущество.

2) Рычаги в живой природе:

- Рычаг в человеческом организме: кости и суставы служат рычагами, позволяющими нам двигаться и выполнять различные физические действия.

- Рычаги в растениях: некоторые растения используют рычаги для распространения своих семян. Например, бобы или стручки могут использовать принцип рычагов для открытия и распространения своих семян.

Рычаги являются простыми, но эффективными механическими устройствами, которые помогают нам в повседневной жизни и наблюдаются в различных аспектах природы.

Сегодня я хотела бы поделиться с вами занимательной фразой "Дайте мне точку опоры, и я переверну Землю" и рассмотреть ее с точки зрения механики и простых механизмов.

Эта фраза отсылает нас к идее, что с помощью правильной точки опоры и использования механических принципов, мы можем совершить невероятные действия. Хотя переворачивание Земли в прямом смысле невозможно для человека, этот выразительный образ позволяет нам лучше понять всю важность и влияние простых механизмов в нашей жизни.

Погрузимся в основы механики. Центральной концепцией является понятие механической работы. Работа, совершаемая механической системой, зависит от силы, приложенной к объекту, и пути, на котором она действует.

В применении к иллюстрации "переворачивания Земли" мы должны рассмотреть рычаги, один из самых простых и эффективных механизмов. Рычаг состоит из точки опоры, или оси вращения, силы, приложенной к нему, и нагрузки. Рычаг позволяет нам усилить силу, применяемую к нагрузке, путем увеличения пути, по которому действует эта сила.

Чтобы перевернуть Землю, нам потребуется огромная сила, которую человек обеспечить не может. Но если мы применим принцип рычагов и найдем подходящую точку опоры, мы сможем существенно увеличить нашу силу. Допустим, используя длинный рычаг и применяя силу к его краю, мы создаем большую моментальную силу, которой может быть достаточной для выполнения задачи. Таким образом, простые механизмы, такие как рычаги, блоки и шкивы, позволяют нам применять силу эффективнее и справляться с более сложными задачами. Они помогают преумножить наши усилия и преобразовать энергию для достижения нужных результатов.

Важным фактором, который следует учитывать, является эффективность или коэффициент полезного действия (КПД) системы. КПД определяет, насколько эффективно система использует поданную на нее энергию. При использовании рычагов и других простых механизмов, КПД играет важную роль. Он определяется как отношение полезной работы, которую система выполняет, к затраченной на нее энергии. Чем выше КПД, тем более эффективно система использует энергию.

Но каким бы мощным и эффективным ни был рычаг или другой простой механизм, важно помнить, что они всего лишь инструменты. Они работают в сочетании с нашими знаниями, навыками и физическими возможностями. Мы должны уметь правильно использовать эти принципы и применять их в соответствии с требованиями задачи.

В заключение, фраза "Дайте мне точку опоры, и я переверну Землю" служит нам напоминанием о силе простых механизмов и их влиянии на нашу способность преодолевать физические препятствия. Она подчеркивает важность понимания механической работы, мощности, эффективности и использования простых механизмов для достижения наших целей.