Номер 3, страница 105 - гдз по физике 7 класс обучающая тетрадь Шабусов, Дубина

3. Отвечаем на вопросы.

3.1. Приведите примеры превращения потенциальной энергии тела в кинетическую, и наоборот.

3.2. При каких условиях выполняется закон сохранения механической энергии?

3.1. Приведите примеры превращения потенциальной энергии тела в кинетическую, и наоборот.

Превращение одного вида механической энергии в другой можно наблюдать в различных ситуациях. Полная механическая энергия, являющаяся суммой кинетической ($E_к$) и потенциальной ($E_п$) энергий, $E_{полн} = E_к + E_п$, сохраняется, если в системе действуют только консервативные силы (например, сила тяжести) и отсутствуют силы трения.

Примеры превращения потенциальной энергии в кинетическую:
- Падающее с высоты тело (например, яблоко с ветки). В начальный момент на высоте $\text{h}$ тело обладает максимальной потенциальной энергией $E_п = mgh$ и нулевой кинетической. В процессе падения высота уменьшается, а скорость растет, что приводит к переходу потенциальной энергии в кинетическую $E_к = \frac{mv^2}{2}$.
- Движение маятника из крайнего верхнего положения к нижнему (положению равновесия). В крайнем положении потенциальная энергия максимальна, а кинетическая равна нулю. При движении вниз высота уменьшается, скорость растет, и потенциальная энергия преобразуется в кинетическую.
- Выстрел из лука. Потенциальная энергия упруго деформированной тетивы переходит в кинетическую энергию стрелы.

Примеры превращения кинетической энергии в потенциальную:
- Тело, брошенное вертикально вверх. В начале движения у поверхности земли его кинетическая энергия максимальна. По мере подъема скорость падает, а высота растет, то есть кинетическая энергия переходит в потенциальную. В верхней точке полета кинетическая энергия становится равной нулю, а потенциальная достигает максимума.
- Движение маятника из нижнего положения в крайнее верхнее. Максимальная кинетическая энергия в точке равновесия преобразуется в максимальную потенциальную энергию в точке максимального отклонения.
- Движение санок вверх по склону по инерции. Начальная кинетическая энергия санок расходуется на преодоление силы тяжести и превращается в потенциальную энергию по мере набора высоты.

Ответ: Примеры превращения потенциальной энергии в кинетическую: падение тела, выстрел из лука, движение маятника к положению равновесия. Примеры превращения кинетической энергии в потенциальную: тело, брошенное вверх, движение маятника от положения равновесия, заезд на гору по инерции.

3.2. При каких условиях выполняется закон сохранения механической энергии?

Закон сохранения полной механической энергии утверждает, что в замкнутой системе, где действуют только консервативные силы, сумма кинетической ($E_к$) и потенциальной ($E_п$) энергий всех тел системы остается неизменной: $E_к + E_п = const$.

Для выполнения этого закона необходимы следующие условия:
1. Система тел должна быть замкнутой (изолированной). Это значит, что внешние силы либо отсутствуют, либо их суммарная работа над системой равна нулю.
2. Внутри системы работа всех неконсервативных (диссипативных) сил должна быть равна нулю. К таким силам относятся сила трения и сила сопротивления среды. Эти силы вызывают переход механической энергии в другие формы, в основном в теплоту, поэтому при их наличии механическая энергия не сохраняется.

Таким образом, закон сохранения механической энергии выполняется, если работа внешних сил и работа внутренних неконсервативных сил (сил трения) равны нулю. На практике это означает, что мы пренебрегаем сопротивлением воздуха и трением.

Ответ: Закон сохранения механической энергии выполняется для замкнутой системы тел, если работа всех неконсервативных сил (например, силы трения, силы сопротивления) равна нулю. Иными словами, если на тела системы действуют только консервативные силы (такие как сила тяжести и сила упругости), а работа внешних сил равна нулю.