§ 20. Досліджуємо енергію механічного руху й взаємодії - Природничі науки

• До змісту відповідей

ДОСЛІДЖУЙ

З’ясуй, у яких випадках механічна робота не виконується.

Механічна робота не виконується у випадках 3, 4 та 6: коли тіло не рухається під дією сили, коли сила спрямована перпендикулярно до напрямку руху або коли сила взагалі не діє на тіло.

З’ясуй, чи можна порівняти і виміряти роботу. Що лишається незмінним під час виконання цих завдань? А що змінюється? У якому з трьох випадків довелося виконати більшу роботу? Обґрунтуй відповідь.

Роботу можна порівняти і виміряти. Під час виконання завдань незмінною залишалася вага предметів у межах одного завдання, а змінювалися висота підйому та маса самих тіл (наплічник або книжка). Найбільшу роботу довелося виконати при піднятті наплічника над головою, оскільки робота прямо залежить від маси тіла та висоти, на яку його піднімають.

З’ясуй, чи пов’язані між собою робота й енергія. У чому полягає відмінність між обома випадками? На що було витрачено енергію пенала щоразу?

Робота та енергія безпосередньо пов’язані між собою, адже тіло виконує роботу лише тоді, коли має запас енергії. Відмінність полягає в тому, що пенал, піднятий вище, має більший запас потенціальної енергії. Щоразу енергія пенала витрачалася на виконання механічної роботи зі зрушення гумки з місця.

ДІЗНАВАЙСЯ

Розглянь малюнок 20.3. Якою буде робота в кожному випадку?

На першому малюнку робота від’ємна, оскільки сила тертя спрямована проти руху; на другому малюнку робота додатна, бо сила тяжіння сприяє руху; на третьому малюнку робота дорівнює нулю, тому що сила тяжіння перпендикулярна до напрямку руху.

У яких випадках енергію витрачають на виконання роботи? Яке тіло має запас енергії? А яке отримує енергію від інших тіл?

Енергія витрачається у випадках, коли відбувається переміщення тіла під дією сили. Запас енергії має тіло, яке прикладає силу, а отримує енергію те тіло, над яким виконується робота і яке змінює своє положення або швидкість.

Відсортуй ілюстрації (мал. 20.4) на приклади для кінетичної та потенціальної енергії.

До кінетичної енергії належать рух велосипеда та потік води. До потенціальної енергії належать натягнута тятива лука та піднятий краном вантаж.

ДІЙ

Наведи приклади виконання додатної і від’ємної роботи.

Прикладом додатної роботи є піднімання вантажу вгору, а від’ємної — робота сили тертя під час гальмування автомобіля.

Назви сили й тіла, що виконують роботу коли: а) ти сидиш за партою і пишеш; б) вантажівка везе вантаж; в) опадає листя.

а) Роботу виконує рука людини за допомогою сили м’язів; б) роботу виконує двигун вантажівки за допомогою сили тяги; в) роботу виконує планета Земля за допомогою сили тяжіння.

Укажи, як змінюється потенціальна й кінетична енергія м’яча (мал. 20.5), що скочується на підлогу.

Потенціальна енергія м’яча поступово перетворюється на кінетичну: висота зменшується, тому потенціальна енергія падає, а швидкість зростає, через що збільшується кінетична енергія.

Дві пташки різної маси летять на однаковій висоті з однаковою швидкістю. Яка з них має більшу енергію? Чому?

Більшу енергію має пташка з більшою масою. Оскільки висота і швидкість однакові, значення механічної енергії залежить тільки від маси тіла.

Розглянь малюнок 20.6. Визнач, які тіла мають кінетичну енергію, потенціальну, одночасно кінетичну й потенціальну.

Які тіла мають кінетичну енергію?

Ті, що рухаються: білка (1), дівчинка на моноколесі (2), люди (4), м’яч (6), хлопчик (7) та автомобіль (8).

Які тіла мають потенціальну енергію?

Ті, що підняті над землею: білка (1), яблуко (3), кіт на стовпчику (5) та м’яч у повітрі (6).

Які тіла мають одночасно кінетичну й потенціальну енергію?

Білка (1), дівчинка на моноколесі (2) та м’яч (6), бо вони одночасно рухаються і знаходяться на висоті.

У яких випадках: а) механічна робота виконується внаслідок дії сили: м’язів, тяжіння, пружності; б) напрямки дії сили й переміщення тіла збігаються, напрямок переміщення протилежний до напрямку дії сили, напрямок дії сили й напрямок переміщення утворюють певний кут.

а

Сила м’язів: пішоходи (4), хлопчик з ракеткою (7). Сила тяжіння: яблуко, що падає (3). Сила пружності: струни ракетки при ударі по м’ячу (7).

б

Збігаються: яблуко падає вниз (3), автомобіль їде вперед (8). Протилежні: гальмування автомобіля або удар ракеткою по м’ячу, що летить назустріч (6). Під кутом: політ білки-летяги (1) або рух дітей, якщо вони тягнуть щось за мотузку (4).