4. На столе находятся деревянный и железный бруски одинакового объёма. Плотность дерева равна 400 кг/м³, а плотность железа - 7800 кг/м³. а) С опорой на данные рисунка, укажите, какой из брусков имеет большую потенциальную энергию. б) Объясните, почему это происходит.

Физика 7 класс Потенциальная энергия потенциальная энергия деревянный брусок железный брусок плотность материалов физика 7 класс сравнение плотности законы физики Новый

Решение:

Для начала давайте вспомним, что потенциальная энергия (ПЭ) объекта зависит от его массы и высоты, на которой он находится. Формула для расчета потенциальной энергии выглядит следующим образом:

ПЭ = m * g * h

где:

• m - масса объекта,
• g - ускорение свободного падения (примерно 9.81 м/с²),
• h - высота над уровнем земли.

Теперь давайте определим массу каждого бруска. Мы знаем, что масса (m) может быть найдена по формуле:

m = V * ρ

где:

• V - объем бруска,
• ρ - плотность материала.

Поскольку бруски имеют одинаковый объем, мы можем сравнить их массы, используя их плотности:

1. Для деревянного бруска:
• Плотность дерева (ρ) = 400 кг/м³.
• Масса деревянного бруска (m1) = V * 400.
2. Для железного бруска:
• Плотность железа (ρ) = 7800 кг/м³.
• Масса железного бруска (m2) = V * 7800.

Теперь сравним массы:

• m1 = V * 400,
• m2 = V * 7800.

Мы видим, что масса железного бруска значительно больше массы деревянного бруска, так как 7800 > 400.

а) Ответ: Железный брусок имеет большую потенциальную энергию.

б) Объяснение: Это происходит потому, что потенциальная энергия зависит от массы. Поскольку железный брусок имеет большую массу, чем деревянный, даже при одинаковой высоте, его потенциальная энергия будет больше. Чем больше масса объекта, тем больше его потенциальная энергия при одинаковой высоте над уровнем земли.