Номер 3, страница 168 - гдз по физике 9 класс учебник Исаченкова, Сокольский

3. Чему равна потенциальная энергия тела в системе «тело + Земля»?

3. Чему равна потенциальная энергия тела в системе «тело + Земля»?

Потенциальная энергия тела в системе «тело + Земля», также известная как гравитационная потенциальная энергия, представляет собой энергию, которой обладает тело из-за его гравитационного взаимодействия с Землей. Эта энергия зависит от массы тела и его положения в гравитационном поле Земли.

Значение потенциальной энергии определяется работой, которую совершает сила тяжести при перемещении тела с определенной высоты на условный нулевой уровень (например, на поверхность Земли). Для тела массой $m$, поднятого на высоту $h$ над нулевым уровнем (при условии, что $h$ много меньше радиуса Земли), потенциальная энергия $E_п$ вычисляется по формуле:

$E_п = mgh$

где:

• $E_п$ — потенциальная энергия (в Джоулях, Дж),
• $m$ — масса тела (в килограммах, кг),
• $g$ — ускорение свободного падения (у поверхности Земли примерно равно $9.8 \, м/с^2$),
• $h$ — высота над нулевым уровнем (в метрах, м).

Выбор нулевого уровня для отсчета потенциальной энергии произволен, и физический смысл имеет не само абсолютное значение энергии, а ее изменение ($ΔE_п$) при перемещении тела.

Ответ: Потенциальная энергия тела в системе «тело + Земля» рассчитывается по формуле $E_п = mgh$, где $m$ — масса тела, $g$ — ускорение свободного падения, а $h$ — высота тела над выбранным нулевым уровнем.

4. Чему равна потенциальная энергия упруго деформированного тела?

Потенциальная энергия упруго деформированного тела — это энергия, накопленная в теле в результате его деформации (растяжения, сжатия, изгиба или кручения), при условии, что деформация является упругой, то есть тело может полностью восстановить свою первоначальную форму после снятия нагрузки.

Эта энергия равна работе, совершенной внешней силой для деформации тела. Для тела, деформация которого подчиняется закону Гука (например, для пружины), потенциальная энергия $E_п$ вычисляется по формуле:

$E_п = \frac{kx^2}{2}$

где:

• $E_п$ — потенциальная энергия упругой деформации (в Джоулях, Дж),
• $k$ — коэффициент жесткости тела (в Ньютонах на метр, Н/м), характеризующий его упругие свойства,
• $x$ — величина деформации (удлинение или сжатие) от положения равновесия (в метрах, м).

При снятии внешней нагрузки запасенная потенциальная энергия может быть преобразована в кинетическую энергию (если тело отпустить) или совершить работу над другими телами.

Ответ: Потенциальная энергия упруго деформированного тела рассчитывается по формуле $E_п = \frac{kx^2}{2}$, где $k$ — коэффициент жесткости тела, а $x$ — величина его деформации.