Фізика. 7 клас. Сиротюк
Задачі та вправи № 321-362. Механічна робота та енергія
Розв’язуємо разом
1. Яке з наведених на малюнку 258 тіл має найбільшу потенціальну енергію? Найменшу? Обчисліть їх, якщо всі тіла піднято на висоту 2 м.
Мал. 258
Відповідь: усі тіла перебувають на однаковій висоті, тому найбільшу потенціальну енергію має тіло 2, маса якого 5 кг, а найменшу — тіло 4, маса якого 2 кг.
Щоб обчислити значення цих енергій, скористаємося формулою Еп = mgh:
Еп2 = 5 кг • 10 Н/м • 2 м = 100 Дж,
Еп4 = 2 кг • 10 Н/м • 2 м = 40 Дж.
2. Тіло масою 10 кг підняли на висоту 10 м і відпустили. Яку кінетичну енергію воно матиме на висоті 5 м? Опором повітря знехтувати.
Тоді Ек1 = Еп - Еп1 = mgh - mgh1 = mg(h - h1). Підставивши значення величин, отримаємо:
Ек1 = 10 кг • 10 Н/кг • (10 м - 5 м) = 500 Дж.
Відповідь: Ек1 = 500 Дж.
3. На Тихоокеанському узбережжі Мексики, біля Гуапулько, є підводний грот з отвором у склепінні. Коли хвилі прибою вдаряють у стінку грота, з конусоподібного отвору б’є вгору фонтан води, досягаючи висоти 50 м. Які перетворення енергії відбуваються при цьому?
Відповідь: кінетична енергія хвиль під час прибою перетворюється в потенціальну енергію води, яка піднімається високо вгору.
Рівень А
321. Доповніть речення.
Під час падіння м’яча вертикально вниз збільшується його ... енергія і ... потенціальна енергія.
Енергія - ... величина, що характеризує здатність тіла виконувати..., одиницею енергії є... .
322. Замість крапок упишіть назви фізичних величин або їх одиниць: швидкість руху тіла - ...; ... - 1 Н; ... - 1 Дж; енергія - ... .
323. Визначте, які види механічної енергії (кінетичну, потенціальну, кінетичну і потенціальну) мають тіла (або не мають механічної енергії):
- а) їде поїзд;
- б) летить літак;
- в) стиснута пружина;
- г) підвішена до стелі люстра;
- д) м’яч лежить на футбольному полі (м’яч вважати матеріальною точкою).
324. За рахунок чого ми забиваємо цвях у дерево молотком?
325. Тіла масою 5 кг і 3 кг рухаються з однаковими швидкостями. Яке з них має більшу кінетичну енергію?
326. Поясніть, які зміни енергії відбуваються в таких випадках:
- а) під час падіння води у водоспаді (мал. 259);
- б) під час підкидання м’яча вертикально вгору;
- в) під час закручування пружини рухомого візка;
- г) на прикладі пружини дверей (мал. 260).
Мал. 259
Мал. 260
327. Поясніть, навіщо вагони поїзда обладнано буферами (мал. 261).
328. З якою метою крихкі речі перед перевезенням пакують у солому чи вату?
329. Яку потенціальну енергію має тіло масою 3 кг, підняте на висоту 10 м?
330. Визначте масу тіла, піднятого на висоту 5 м, якщо його потенціальна енергія дорівнює 1000 Дж.
331. Яку потенціальну енергію має пружина, якщо її стиснули на 8 см? Жорсткість пружини 100 Н/м.
332. Велосипедист масою 70 кг рухається зі швидкістю 36 км/год. Яка кінетична енергія велосипедиста?
333. Реактивний літак, маса якого дорівнює 50 т, летить зі швидкістю 300 м/с відносно Землі. Визначте його кінетичну енергію.
334. Куля, маса якої дорівнює 9 г, вилітає з гвинтівки зі швидкістю 800 м/с. Визначте її кінетичну енергію.
Мал. 261
335. На скільки збільшиться потенціальна енергія тіла масою 1 кг, якщо його підняли на висоту 15 м?
336. Який вид енергії використовується під час гальмування електропоїздів за допомогою стисненого повітря? Як вона накопичується?
337. Потенціальна енергія залежить від маси тіла й висоти, на яку його піднято. Придумайте досліди, якими це можна продемонструвати.
338. Кінетична енергія залежить від маси тіла й швидкості їх руху. Придумайте досліди, якими це можна продемонструвати.
Рівень Б
339. Парашутист спускається на парашуті. За рахунок якої енергії рухається парашутист? Які при цьому відбуваються зміни енергії?
340. Якими способами можна збільшити кінетичну й потенціальну енергії тіл?
341. Чи однакову потенціальну енергію матимуть цеглини, покладені на різні грані?
342. Чи можуть два тіла різної маси мати однакову кінетичну енергію? За якої умови?
343. У якого автомобіля мають бути «потужніші» гальма: легкового чи вантажного? Чому?
344. Чому гумовий м’яч підскакує, якщо кинути його на підлогу? Які зміни енергії відбуваються при цьому?
345. Запас якої енергії має пружина заведеного ручного механічного годинника? Що означає «завести пружину годинника»?
346. Чому дрова рубають не малою, а масивною сокирою (мал. 262)? За рахунок якої енергії руйнується деревина?
347. Чому на дорогах легковим автомобілям дозволено їхати з більшою швидкістю, ніж вантажним?
348. Український спортсмен Сергій Бубка, виконуючи стрибки із жердиною (мал. 263), подолав висоту 6 м 20 см. За рахунок якої енергії він піднявся на таку висоту? Які зміни енергії відбувалися під час стрибка?
349. Для акробатичних стрибків, стрибків у воду, стрибків під час виконання деяких гімнастичних вправ застосовують трамплін, який є пружною дошкою, закріпленою з одного кінця. Поясніть принцип дії трампліна й згадайте, які зміни енергії відбуваються при цьому.
Мал. 262
Мал. 263
350. За рахунок якої енергії санки спускаються зі снігової гори? Які зміни енергії відбуваються при цьому? Які види енергії мають санки на середині спуску?
351. Вітер, що дме з великою силою на відкритому місці, значно послаблюється, якщо на його шляху є ліс, і всередині лісу зовсім стихає. На що витрачається при цьому кінетична енергія, яку має повітря, що рухається? Як використовують це явище для боротьби із суховіями в степових районах?
Мал. 264
352. Космічний корабель, маса якого дорівнює 3 т, піднявся на висоту 100 км над Землею. Як змінилася його потенціальна енергія?
353. Сила тяжіння на Місяці в 6 разів менша, ніж на Землі. Як зміниться на Місяці потенціальна енергія тіла порівняно з її значенням на Землі?
354. Камінь, маса якого дорівнює 5 кг, падає з висоти 15 м на дах будинку заввишки 3 м. Обчисліть потенціальну енергію на обох висотах і роботу сили тяжіння.
355. Яка річка - гірська чи рівнинна - має більші енергетичні ресурси? З яким застереженням потрібно дати відповідь на це запитання?
356. Перегороджуючи в Запоріжжі Дніпро греблею (мал. 264) під час спорудження гідроелектростанції, розв’язали три проблеми. Які? Поясніть. Яка роль греблі?
357. Тіло масою 20 кг впало з даху будинку заввишки 25 м. Визначте потенціальну й кінетичну енергії тіла на висоті 10 м.
358. Які види енергії має вантаж масою 2 т у кузові автомобіля, що мчить по дорозі зі швидкістю 72 км/год? Висота кузова - 1,2 м. Визначте їх.
359. Куля, маса якої дорівнює 9 г, пробиває дошку товщиною 5 см, при цьому її швидкість зменшується з 600 до 200 м/с. Визначте зміну кінетичної енергії, роботу і значення сили опору, вважаючи її сталою величиною.
360. Літак, маса якого дорівнює 100 т, піднявся на висоту 1 км, набравши при цьому швидкість 200 м/с. Яка його механічна енергія відносно Землі?
361. Яку роботу треба виконати, щоб запустити на орбіту навколо Землі супутник масою 5 т? Супутник має летіти зі швидкістю 8 км/с на висоті 100 км. Визначте механічну енергію супутника на орбіті.
362. Тіло вільно падає на Землю з висоти 25 м. Яка його швидкість у момент удару об Землю? Зробіть такий розрахунок для Місяця.