Номер 922, страница 178 - гдз по физике 9 класс сборник задач Исаченкова, Дорофейчик

Дано:

Высота стола $h_1 = 75$ см
Масса пластины $m = 0,40$ кг
Высота комнаты $h_2 = 3,0$ м

Перевод в систему СИ:
$h_1 = 75 \text{ см} = 0,75 \text{ м}$

Найти:

$E_{p \, \text{а}}$, $E_{p \, \text{б}}$, $E_{p \, \text{в}}$

Решение:

Потенциальная энергия тела в поле тяготения Земли определяется по формуле $E_p = mgh$, где $m$ — масса тела, $g$ — ускорение свободного падения (примем $g \approx 9,8 \text{ м/с}^2$), а $h$ — высота тела над выбранным нулевым уровнем отсчета.

Пластина находится на столе, поэтому ее высота над уровнем пола составляет $h_1 = 0,75 \text{ м}$.

а) пола

В этом случае за нулевой уровень принимается поверхность пола. Высота пластины относительно пола равна высоте стола $h_1$.

Высота $h_{\text{а}} = h_1 = 0,75 \text{ м}$.

Потенциальная энергия: $E_{p \, \text{а}} = mgh_1 = 0,40 \text{ кг} \cdot 9,8 \text{ м/с}^2 \cdot 0,75 \text{ м} = 2,94 \text{ Дж}$.

Ответ: потенциальная энергия пластины относительно пола равна 2,94 Дж.

б) стола

В этом случае за нулевой уровень принимается поверхность стола. Так как пластина лежит на столе, ее высота относительно поверхности стола равна нулю.

Высота $h_{\text{б}} = 0 \text{ м}$.

Потенциальная энергия: $E_{p \, \text{б}} = mgh_{\text{б}} = 0,40 \text{ кг} \cdot 9,8 \text{ м/с}^2 \cdot 0 \text{ м} = 0 \text{ Дж}$.

Ответ: потенциальная энергия пластины относительно стола равна 0 Дж.

в) потолка

В этом случае за нулевой уровень принимается потолок. Высота комнаты (от пола до потолка) равна $h_2$. Пластина находится на высоте $h_1$ от пола. Следовательно, высота пластины относительно потолка будет равна разности высот пластины и потолка от уровня пола. Так как пластина находится ниже потолка, ее высота относительно потолка будет отрицательной.

Высота $h_{\text{в}} = h_1 - h_2 = 0,75 \text{ м} - 3,0 \text{ м} = -2,25 \text{ м}$.

Потенциальная энергия: $E_{p \, \text{в}} = mgh_{\text{в}} = 0,40 \text{ кг} \cdot 9,8 \text{ м/с}^2 \cdot (-2,25 \text{ м}) = -8,82 \text{ Дж}$.

Ответ: потенциальная энергия пластины относительно потолка равна -8,82 Дж.