156 Работа. Мощность. Энергия Упражнение 22 1. Опишите превращение энергии при качании подвешенного на нити шарика (рис. 248).

Решение:

При качании подвешенного на нити шарика (маятника) происходит постоянное превращение одного вида механической энергии в другой.

1. В высшей точке траектории: Шарик находится в состоянии покоя (или движется с минимальной скоростью). В этой точке вся его механическая энергия представлена потенциальной энергией, так как он находится на максимальной высоте над положением равновесия.
2. При движении вниз: По мере движения шарика к нижней точке, его высота уменьшается, следовательно, уменьшается и потенциальная энергия. Одновременно с этим растет скорость шарика, а значит, увеличивается его кинетическая энергия. Потенциальная энергия переходит в кинетическую.
3. В нижней точке траектории: Шарик обладает максимальной скоростью. В этой точке его потенциальная энергия минимальна (принимается равной нулю), а кинетическая энергия максимальна.
4. При движении вверх: При дальнейшем движении к верхней точке, скорость шарика уменьшается, а высота — увеличивается. Кинетическая энергия вновь превращается в потенциальную.

Этот цикл превращения потенциальной энергии в кинетическую и обратно повторяется при каждом качании. В идеальных условиях (без сопротивления воздуха и трения в точке подвеса) полная механическая энергия шарика остается постоянной.

Ответ: При качании шарика потенциальная энергия превращается в кинетическую, когда он движется вниз, и кинетическая энергия превращается в потенциальную, когда он движется вверх. В крайних точках энергия потенциальная, в нижней точке — кинетическая.