1. Что такое энергия?
Энергия — это физическая величина, которая характеризует способность тела или системы тел совершать работу.
2. В каких единицах измеряется энергия? Почему единицы энергии и работы одинаковы?
Энергия измеряется в джоулях (Дж). Единицы энергии и работы одинаковы, потому что энергия — это то, что тратится или накапливается при выполнении работы.
3. Какие виды энергии вам известны? Чем они отличаются друг от друга?
Существуют разные виды энергии: кинетическая (связана с движением), потенциальная (зависит от положения тела в поле сил), тепловая, химическая, электрическая и другие. Отличие — в источнике и способе проявления энергии.
4. Приведите примеры тел, обладающих кинетической энергией. Как кинетическую энергию уменьшить до нуля?
Кинетической энергией обладают движущиеся тела: едущий велосипед, летящий мяч, бегущий человек. Чтобы уменьшить кинетическую энергию до нуля, нужно полностью остановить тело.
5. Какие тела обладают потенциальной энергией?
Потенциальной энергией обладают тела, находящиеся в поле сил, например, тело, поднятое над землёй, растянутая пружина или сжатая резинка.
6. Почему потенциальная энергия зависит от взаимного положения тел или частей тела?
Потенциальная энергия зависит от взаимного положения тел, потому что она определяется расстоянием между ними и силой взаимодействия (например, в поле тяжести Земли — от высоты тела над поверхностью).
7. Как экспериментально доказать, что тело, поднятое над землёй, обладает потенциальной энергией?
Поднятое тело, отпущенное вниз, начинает двигаться — его потенциальная энергия превращается в кинетическую. Это доказывает, что у него была потенциальная энергия.
8. Почему потенциальная энергия не изменяется при движении тела по горизонтали?
При движении тела по горизонтали его высота не изменяется, поэтому потенциальная энергия не меняется, так как она зависит от высоты относительно уровня отсчёта.
9. Что называют механической энергией тела?
Механическая энергия тела — это сумма его кинетической и потенциальной энергии. Она характеризует общее состояние тела с точки зрения его движения и положения.
1. Определите характер зависимости потенциальной энергии тела, поднятого над землёй, от ускорения свободного падения, массы тела, высоты, на которую поднято тело.
Потенциальная энергия тела, поднятого над землёй, рассчитывается по формуле: Eп = m * g * h. Она прямо пропорциональна массе тела (m), ускорению свободного падения (g) и высоте (h). Увеличение любого из этих параметров приводит к увеличению потенциальной энергии.
2. На одной и той же высоте находятся кусок мрамора и кусок свинца одинакового объёма. Какое из этих тел обладает большей потенциальной энергией?
Мрамор и свинец находятся на одной высоте и имеют одинаковый объём, но масса свинца больше, так как его плотность выше. Следовательно, его потенциальная энергия больше, так как она зависит от массы.
1. Два тела массами т и 2т имеют одинаковые скорости. Сравните кинетические энергии этих тел. Сделайте вывод.
Кинетическая энергия рассчитывается по формуле: Eк = ½ * m * v². У первого тела масса m, у второго — 2m, скорости одинаковы. Значит, кинетическая энергия второго тела будет в 2 раза больше. Вывод: при равных скоростях кинетическая энергия прямо пропорциональна массе.
2. Два тела имеют одинаковые массы, но у первого тела скорость в 2 раза больше. Сравните кинетические энергии этих тел. Сделайте вывод.
Массы тел одинаковые, скорость первого в 2 раза больше: v и 2v. Кинетическая энергия пропорциональна квадрату скорости, поэтому у второго тела энергия будет в 4 раза больше. Вывод: кинетическая энергия сильно зависит от скорости — при увеличении скорости в 2 раза она возрастает в 4 раза.
3. Чему равна кинетическая энергия мяча массой 0,5 кг, если он летит со скоростью 72 км/ч ?
Скорость переведём в м/с: 72 км/ч = 20 м/с. E = ½ * 0,5 * 20² = 0,25 * 400 = 100 Дж.
4*. С какой скоростью должен бежать человек массой 50 кг, чтобы его кинетическая энергия была равна 1,6 кДж? Как изменится кинетическая энергия человека, если его скорость изменится вдвое?
Из формулы: E = ½ * m * v² → 1600 = 0,5 * 50 * v² → 1600 = 25 * v² → v² = 64 → v = 8 м/с. Если скорость удвоится: 2 * 8 = 16 м/с, E = ½ * 50 * 16² = 25 * 256 = 6400 Дж. Кинетическая энергия увеличится в 4 раза.
5. Какую работу должен совершить человек, чтобы его кинетическая энергия изменилась на 50 Дж?
Работа, совершаемая для изменения кинетической энергии, равна самому изменению: A = ΔE = 50 Дж.
6. Два шара массами т и 2т подняли на высоту 2h и h соответственно. Сравните их потенциальные энергии. Сделайте вывод.
Потенциальная энергия: Eп = m * g * h. — у первого шара: E₁ = m * g * 2h = 2mgh, — у второго: E₂ = 2m * g * h = 2mgh. Обе энергии равны. Вывод: комбинации массы и высоты могут давать одинаковую потенциальную энергию.
7. На сколько увеличивается потенциальная энергия ведра с водой массой 10 кг при подъёме из колодца на высоту 6 м?
Eп = m * g * h = 10 * 9,8 * 6 = 588 Дж.
Определите изменение потенциальной энергии вашего тела при подъёме с первого этажа на второй.
Изменение потенциальной энергии при подъёме с первого этажа на второй (примерно 3 м): E = m * g * h = m * 9,8 * 3. Если масса человека 40 кг: E = 40 * 9,8 * 3 = 1176 Дж.