Решебник по физике 7 класс Перышкин | Страница 204

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.