Номер 12, страница 178 - гдз по физике 9 класс учебник Исаченкова, Сокольский

12. В сказке Г. Х. Андерсена Дюймовочка плыла на листе кувшинки по течению реки. Как изменялись кинетическая и потенциальная энергия Дюймовочки?

Для анализа изменения энергии Дюймовочки рассмотрим два вида механической энергии: потенциальную и кинетическую.

Потенциальная энергия

Потенциальная энергия тела в поле тяготения Земли зависит от его высоты над условным нулевым уровнем и рассчитывается по формуле $E_p = mgh$, где $m$ — масса тела, $g$ — ускорение свободного падения, а $h$ — высота. В условии сказано, что Дюймовочка плыла "по течению реки". Реки всегда текут с более высокого места к более низкому. Это означает, что в процессе плавания высота $h$, на которой находилась Дюймовочка, постоянно уменьшалась. Поскольку ее масса ($m$) и ускорение свободного падения ($g$) являются постоянными величинами, ее потенциальная энергия уменьшалась.

Кинетическая энергия

Кинетическая энергия — это энергия движения, которая рассчитывается по формуле $E_k = \frac{1}{2}mv^2$, где $m$ — масса тела, а $v$ — его скорость. При движении по течению реки происходит преобразование энергии. Уменьшение потенциальной энергии приводит к увеличению других видов энергии. В данном случае, под действием составляющей силы тяжести, направленной вдоль течения реки, Дюймовочка на листе кувшинки ускоряется (по крайней мере, на начальном этапе). Согласно закону сохранения энергии (с учетом того, что сила тяжести совершает положительную работу), потенциальная энергия переходит в кинетическую. Хотя в реальности существуют силы трения, которые могут привести к установлению постоянной скорости на некоторых участках, основной физический принцип здесь — это преобразование потенциальной энергии в кинетическую. Таким образом, можно считать, что скорость Дюймовочки возрастала, а значит, ее кинетическая энергия увеличивалась.

Ответ: В процессе плавания по течению реки потенциальная энергия Дюймовочки уменьшалась, а ее кинетическая энергия увеличивалась.