1. Как меняется потенциальная и кинетическая энергия при падении тела? 2. Какие превращения энергии происходят при ударе стального шарика о стальную плиту? 3. Приведите примеры явлений, в которых кинетическая и потенциальная энергия переходят друг в друга. 4. Предложите эксперимент, подтверждающий, что энергия может переходить от одного тела к другому. 5. Сформулируйте закон сохранения механической энергии.

1. Потенциальная и кинетическая энергия при падении тела:

• При падении тела его потенциальная энергия (связанная с высотой) уменьшается, так как высота тела относительно Земли уменьшается.
• Одновременно кинетическая энергия (связанная со скоростью) увеличивается, поскольку скорость тела растет.

2. Превращения энергии при ударе стального шарика о стальную плиту:

• При ударе стального шарика о стальную плиту происходит преобразование кинетической энергии шарика в другие виды энергии.
• Часть кинетической энергии переходит во внутреннюю энергию (нагревание шарика и плиты), энергию деформации (кратковременное сжатие) и звуковую энергию.
• Если удар упругий, то большая часть кинетической энергии может быть сохранена, и шарик отскочит. При неупругом ударе энергия рассеивается в виде тепла и звука.

3. Примеры превращения кинетической и потенциальной энергии:

• Качели: В верхней точке траектории тело обладает максимальной потенциальной энергией и минимальной (нулевой) кинетической. При движении вниз потенциальная энергия переходит в кинетическую. В нижней точке – максимальная кинетическая и минимальная потенциальная энергия.
• Пружинный маятник: При растяжении или сжатии пружины накапливается потенциальная энергия, которая затем преобразуется в кинетическую энергию движущегося груза.
• Водопад: Вода, падая с высоты, обладает потенциальной энергией, которая при падении преобразуется в кинетическую энергию.

4. Эксперимент, подтверждающий переход энергии:

• Эксперимент с падающим мячом:
  • Возьмите мяч и подбросьте его.
  • Наблюдайте за его движением: когда мяч поднимается, его скорость уменьшается (кинетическая энергия уменьшается), а высота увеличивается (потенциальная энергия растет).
  • Когда мяч падает, его скорость увеличивается (кинетическая энергия растет), а высота уменьшается (потенциальная энергия уменьшается).
  • Это демонстрирует переход кинетической энергии в потенциальную при подъеме и потенциальной энергии в кинетическую при падении.

5. Закон сохранения механической энергии:

• Формулировка: В замкнутой системе, где действуют только консервативные силы (силы упругости и силы тяготения), полная механическая энергия остается постоянной. Полная механическая энергия равна сумме кинетической и потенциальной энергий.
• Математически: E = Ek + Ep = const, где E – полная механическая энергия, Ek – кинетическая энергия, Ep – потенциальная энергия.