Номер 5, страница 150 - гдз по физике 7 класс учебник Исаченкова, Громыко

5. Чему равна потенциальная энергия изображенного на рисунке 239 светильника относительно сиденья табурета? Относительно поверхности стола?

Для решения данной задачи необходимы данные из рисунка 239, который не был предоставлен (например, масса светильника и его высота). Поэтому решение будет представлено в общем виде, объясняющем методику расчета. Потенциальная энергия тела в поле тяготения Земли зависит от выбора нулевого уровня, то есть точки, относительно которой измеряется высота. Она вычисляется по формуле $E_p = mgh$.

Дано

$m$ — масса светильника, кг
$h_{св}$ — высота центра масс светильника над условным нулевым уровнем (например, полом), м
$h_{таб}$ — высота сиденья табурета над полом, м
$h_{ст}$ — высота поверхности стола над полом, м
$g \approx 9,8 \text{ м/с}^2$ — ускорение свободного падения

Найти:

$E_{p1}$ — потенциальная энергия светильника относительно сиденья табурета.
$E_{p2}$ — потенциальная энергия светильника относительно поверхности стола.

Решение

Чему равна потенциальная энергия изображенного на рисунке 239 светильника относительно сиденья табурета?

В этом случае за нулевой уровень отсчета высоты принимается сиденье табурета. Высота светильника относительно этого уровня ($h_1$) равна разности высоты светильника и высоты табурета относительно пола:
$h_1 = h_{св} - h_{таб}$
Тогда потенциальная энергия светильника относительно сиденья табурета вычисляется по формуле:
$E_{p1} = m \cdot g \cdot h_1 = mg(h_{св} - h_{таб})$
Для получения числового ответа необходимо подставить в эту формулу конкретные значения массы $m$, высоты светильника $h_{св}$ и высоты табурета $h_{таб}$, которые должны быть указаны на рисунке 239.

Ответ: Потенциальная энергия светильника относительно сиденья табурета равна $E_{p1} = mg(h_{св} - h_{таб})$.

Относительно поверхности стола?

Теперь за нулевой уровень отсчета высоты принимается поверхность стола. Высота светильника относительно этого уровня ($h_2$) равна разности высоты светильника и высоты стола относительно пола:
$h_2 = h_{св} - h_{ст}$
Потенциальная энергия светильника относительно поверхности стола вычисляется по формуле:
$E_{p2} = m \cdot g \cdot h_2 = mg(h_{св} - h_{ст})$
Следует отметить, что если светильник окажется ниже поверхности стола, то высота $h_2$ будет отрицательной, и, соответственно, потенциальная энергия также будет отрицательной. Для получения числового ответа необходимо подставить в эту формулу значения $m$, $h_{св}$ и $h_{ст}$ из рисунка.

Ответ: Потенциальная энергия светильника относительно поверхности стола равна $E_{p2} = mg(h_{св} - h_{ст})$.