Номер 4, страница 148 - гдз по физике 7 класс учебник Исаченкова, Громыко

4. Как понимать фразу: «Потенциальная энергия сжатой пружины $\Pi = 2 \text{ Дж}$»?

Решение

Фраза «Потенциальная энергия сжатой пружины П = 2 Дж» означает, что в результате деформации (сжатия) пружина приобрела способность совершить работу, равную 2 Джоулям. Рассмотрим это подробнее.

1. Что такое потенциальная энергия пружины?
Потенциальная энергия упруго деформированного тела (в данном случае, сжатой пружины) — это энергия, которая запасена в теле из-за изменения взаимного расположения его частей. Когда мы сжимаем или растягиваем пружину, мы совершаем работу против упругих сил. Эта работа не исчезает, а переходит в потенциальную энергию пружины. Формула для потенциальной энергии пружины выглядит так: $П = \frac{kx^2}{2}$, где $k$ — это коэффициент жесткости пружины (показывает, насколько пружина "тугая"), а $x$ — это величина ее деформации (насколько ее сжали или растянули от положения равновесия).

2. Что означает значение 2 Дж?
Джоуль (Дж) — это единица измерения энергии и работы в системе СИ. Значение 2 Дж говорит нам о величине этой запасенной энергии. Это означает, что для того, чтобы сжать пружину до ее текущего состояния, была совершена работа, равная 2 Дж.

3. Что может сделать пружина с этой энергией?
Запасенная потенциальная энергия может быть преобразована в другие виды энергии. Если освободить сжатую пружину, она начнет распрямляться. При этом ее потенциальная энергия будет уменьшаться, но она будет совершать работу. Например, если к пружине прикреплен груз, она может сообщить ему кинетическую энергию. Максимальная работа, которую может совершить пружина при возвращении в недеформированное состояние, равна ее начальной потенциальной энергии, то есть 2 Дж (в идеальном случае, без потерь энергии на трение или сопротивление воздуха).

Таким образом, эта фраза является количественной характеристикой состояния пружины. Она не просто сжата, а сжата таким образом, что накопила 2 Дж энергии, которую готова отдать в виде работы.

Ответ:

Эта фраза означает, что сжатая пружина обладает запасом энергии, равным 2 Дж, за счет своей деформации. Эта энергия была сообщена пружине при ее сжатии (была совершена работа в 2 Дж), и пружина способна совершить работу, равную 2 Дж, при возвращении в свое первоначальное, недеформированное состояние.