Номер 4, страница 72 - гдз по физике 7 класс тесты Шабусов, Батурчик

4. На рисунке изображен маятник. В какой точке механическая энергия маятника будет максимальной? Силой сопротивления воздуха можно пренебречь:

а) A;

б) B;

в) C;

г) D;

д) одинаковая во всех точках.

Решение

Полная механическая энергия ($E_м$) тела или системы тел — это сумма кинетической ($E_к$) и потенциальной ($E_п$) энергий: $E_м = E_к + E_п$.

В условии задачи сказано, что силой сопротивления воздуха можно пренебречь. Это означает, что в системе отсутствуют неконсервативные (диссипативные) силы, такие как трение. Для такой системы справедлив закон сохранения полной механической энергии, который гласит, что полная механическая энергия системы остается постоянной с течением времени.

Во время колебаний маятника происходит непрерывное превращение его потенциальной энергии в кинетическую и обратно:

• В крайних точках траектории (A и D) маятник находится на максимальной высоте, а его скорость на мгновение становится равной нулю. Следовательно, в этих точках потенциальная энергия максимальна ($E_п = E_{п,макс}$), а кинетическая энергия равна нулю ($E_к = 0$).
• В нижней точке траектории (C), которая является положением равновесия, маятник имеет минимальную высоту (можно принять ее за нулевой уровень), а его скорость максимальна. Следовательно, в этой точке потенциальная энергия равна нулю ($E_п = 0$), а кинетическая энергия максимальна ($E_к = E_{к,макс}$).
• В промежуточных точках (например, B) маятник обладает и кинетической, и потенциальной энергией.

Согласно закону сохранения энергии, сумма кинетической и потенциальной энергий в любой точке траектории остается неизменной: $E_м = E_к + E_п = const$.

Таким образом, механическая энергия маятника одинакова во всех точках (A, B, C и D).

д) одинаковая во всех точках.

Ответ: д.