2. На рисунке 63 изображен шарик на нити, колеблющийся без трения между точками А и В. На- ходясь в точке В, этот маятник об- ладает потенциальной энергией, рав- ной 0,01 Дж относительно горизон- тали 1, принятой за нулевой уро- вень отсчета потенциальной энер- гии. Чему равна: а) потенциальная энергия шарика в точках А и О; б) кинетическая энергия шарика в точках В, О и А; в) полная механическая энергия шарика в точ- ках В, Д, О, С и А?

Краткое пояснение:

Решение:

а) Потенциальная энергия шарика в точках А и О:

• В точке А шарик находится на нулевом уровне (горизонталь 1), поэтому его потенциальная энергия равна 0 Дж.
• В точке О шарик также находится на нулевом уровне (горизонталь 1), поэтому его потенциальная энергия равна 0 Дж.

б) Кинетическая энергия шарика в точках В, О и А:

• В точке В шарик находится в состоянии покоя (в крайней точке траектории), поэтому его кинетическая энергия равна 0 Дж.
• В точке О шарик имеет максимальную скорость, поэтому его кинетическая энергия максимальна и равна полной механической энергии системы (0,01 Дж).
• В точке А шарик также имеет некоторую скорость, поэтому его кинетическая энергия не равна нулю. Чтобы найти её значение, нужно знать скорость шарика в этой точке.

в) Полная механическая энергия шарика в точках В, Д, О, С и А:

• Полная механическая энергия шарика остается постоянной в течение всего движения, если нет трения.
• В точке В полная механическая энергия равна потенциальной энергии (0,01 Дж), так как кинетическая энергия равна 0 Дж.
• В точках Д, О, С и А полная механическая энергия также равна 0,01 Дж.

Ответ:

а) Потенциальная энергия в точках А и О равна 0 Дж.

б) Кинетическая энергия в точке В равна 0 Дж, в точке О максимальна (0,01 Дж), в точке А - не равна нулю.

в) Полная механическая энергия в точках В, Д, О, С и А равна 0,01 Дж.

Проверка за 10 секунд: Полная энергия маятника сохраняется и равна 0,01 Дж. Потенциальная энергия зависит от высоты, а кинетическая – от скорости.

Доп. профит: Уровень Эксперт: Полная механическая энергия системы остается постоянной, если на систему не действуют внешние силы (например, трение).