Задание №12 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Рассмотрим движение математического маятника при переходе из точки А в точку Б. На рисунке видно, что точка А является положением равновесия (самая низкая точка траектории), а точка Б находится выше, по направлению к максимальному отклонению.

1. Потенциальная энергия. Потенциальная энергия тела в поле тяжести Земли определяется формулой $E_p = mgh$, где $m$ — масса маятника, $g$ — ускорение свободного падения, $h$ — высота относительно нулевого уровня (положения равновесия). При движении из точки А в точку Б высота $h$ увеличивается. Следовательно, потенциальная энергия маятника увеличивается (цифра 1).

2. Кинетическая энергия. Согласно закону сохранения механической энергии для незатухающих колебаний, полная механическая энергия системы $E_{полн} = E_k + E_p$ остается неизменной. Поскольку при переходе из А в Б потенциальная энергия $E_p$ растет, кинетическая энергия $E_k$ должна уменьшаться, чтобы их сумма оставалась постоянной. С физической точки зрения, при движении вверх маятник тормозится силой тяжести, его скорость $v$ падает, а так как $E_k = \frac{mv^2}{2}$, то кинетическая энергия уменьшается (цифра 2).

Таким образом, для кинетической энергии соответствует цифра 2, а для потенциальной — цифра 1.

Ответ: 21

Источник: ФИПИ