Фізика 7 клас збірник задач - 2016

МЕХАНІЧНА РОБОТА ТА ЕНЕРГІЯ

22. Механічна енергія. Закон збереження й перетворення енергії

Енергія — ось вічна насолода!

У. Блейк

Приклад розв’язування задачі

Камінь падає з висоти 12 м. Якою є його швидкість на висоті 8 м над поверхнею землі? Якою є швидкість каменя в момент падіння на землю? Опором повітря знехтуйте.

Дано:

Розв’язання.

Оскільки початкова швидкість каменя дорівнює нулю, його механічна енергія дорівнює початковій потенціальній енергії Е = mgh0. На висоті 8 м камінь має і потенціальну, і кінетичну енергії. За відсутності опору повітря механічна енергія каменя зберігається, тому

Звідси знаходимо: Коло поверхні землі потенціальна енергія каменя дорівнює нулю, а механічна енергія дорівнює кінетичній енергії Отже, звідки

Перевіряємо одиниці величин:

Підставивши числові значення величин, отримаємо: v1 = 9 м/с і v1 = 15,5 м/с.

Відповідь: 9 м/с; 15,5 м/с.

Усна розминка

22.1. На яких прикладах можна продемонструвати, що робота і енергія — фізичні величини, пов’язані одна з одною?

22.2. Наведіть приклади тіл, які мають потенціальну енергію.

22.3. Назвіть випадки, коли тіла мають кінетичну енергію.

22.4. Наведіть приклади тіл, які мають одночасно кінетичну і потенціальну енергії.

22.5. Як на досліді можна показати перетворення одного виду механічної енергії на інший?

22.6. Камінь кинули вертикально вгору. Які перетворення енергії відбуваються при цьому?

22.7. Якісно опишіть, як змінюються потенціальна і кінетична енергії літака під час зльоту й посадки.

22.8. Шайба зісковзує з крижаної гірки. Які перетворення енергії відбуваються при цьому? Тертям можна знехтувати.

22.9. Героїня казки Андерсеяа Дюймовочка пливла на листочку латаття за течією річки. Як змінювалася при цьому її потенціальна енергія?

22.10. Енергію води й вітру люди використовують з давніх часів (див. рисунки). Які перетворення енергії при цьому відбуваються?

22.11. Який фізичний зміст фінського прислів’я «Що витрачаєш, піднімаючись угору, повернеш, спускаючись з гори».

22.12. Автомобіль рівномірно піднімається у гору. Як змінюються його потенціальна і кінетична енергії?

22.13. Камінь масою 2 кг піднімають на висоту 7 м. На скільки змінюється потенціальна енергія каменя?

22.14. На яку висоту потрібно підняти тіло масою 15 кг, щоб його потенціальна енергія збільшилася на 45 Дж?

22.15. По горизонтальному столу котиться кулька масою 200 г із постійною швидкістю 5 см/с. Чому дорівнює її кінетична енергія?

22.16. Камінь масою 400 г, падаючи зі скелі, в момент удару об землю мав кінетичну енергію 3,2 Дж. Визначте швидкість каменя в момент удару.

Другий рівень

22.17. Як змінюються кінетична й потенціальна енергія води у водоспаді (див. Малюнок)?

22.18. Який фізичний зміст має фінське прислів’я: «Гарному стрибку потрібен гарний розбіг»?

22.19. Чи можуть два тіла, які мають різні маси, мати однакову кінетичну енергію? Якщо так, то за якої умови?

22.20. Сталева кулька падає на металеву плиту й відскакує

від неї. Які перетворення енергії відбуваються під час падіння кульки, під час її зіткнення з плитою, під час підйому? Уважайте, що механічна енергія зберігається.

22.21. Опишіть перетворення енергії, які відбуваються, коли стріляють зі спортивного лука (див. фото).

22.22. Опишіть перетворення енергії під час стрибків на батуті (див. Малюнок).

22.23. Мідну й алюмінієву кульки підняли на однакову висоту. При цьому їхня потенціальна енергія змінилася однаково. Об’єм якої кульки більший? У скільки разів більший?

22.24. Тіло масою 2 кг вільно падає з висоти 5 м. Визначте швидкість тіла в момент удару об землю.

22.25. Знайдіть потенціальну й кінетичну енергії тіла масою 3 кг на висоті 2 м від поверхні землі. Відомо, що тіло вільно падає з висоти 5 м.

22.26. Камінь масою 0,5 кг, зісковзнувши похилою площиною з висоти 3 м, біля її основи набув швидкості 6 м/с. Визначте роботу сили тертя.

Третій рівень

22.27. Чому вантажний автомобіль повинен мати сильніші гальма, ніж легковий?

22.28. Ударяючись об поверхню Місяця, метеорити буквально вибухають, розкидаючи врізнобіч ґрунт. У результаті утворюються неглибокі й середні за глибиною кратери (див. фото). За рахунок якої енергії відбуваються ці процеси?

22.29. Морські хвилі, руйнуючи береги, виконують велику роботу (див. фото). Яку енергію вони миють і що є джерелом цієї енергії?

22.30. У Тараса Шевченка є такі рядки: «Тече вода в синє море, та не витікає». Доведіть, що в гирлі енергія річки більша, ніж коло витоку.

22.31. Метеорити влітають із величезною швидкістю в земну атмосферу. їхня поверхня сильно нагрівається. За рахунок якої енергії де відбувається?

22.32. М’яч кинули вертикально вгору зі швидкістю 10 м/с. На якій висоті кінетична енергія м’яча дорівнюватиме його потенціальній енергії?

22.33. На рисунку зображено повітряну кулю, що піднімається. За рахунок якої енергії зростає потенціальна енергія кулі?

22.34. Камінь масою 2 кг кидають вертикально вгору із початковою швидкістю 20 м/с. Якою є початкова кінетична енергія каменя? Якою є потенціальна енергія каменя на максимальній висоті? На яку максимальну висоту підніметься камінь? Якою була швидкість каменя на половині максимальної висоти?

22.35. Визначте кінетичну енергію та швидкість кульки масою 5 г у момент вильоту зі ствола пружинного іграшкового пістолета, якщо жорсткість пружини дорівнює 200 Н/м, а перед пострілом її стиснули на 5 см. Тертям можна знехтувати.

22.36. Яку роботу виконують під час підняття каменя масою 400 г на висоту 1 м, прикладаючи до нього силу 4 Н? Як зміниться відповідь, якщо до каменя прикладуть силу 10 Н? Енергії якого виду набув камінь у кожному із цих випадків?





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити