Где потенциальная энергия каждого кубического метра воды в реке больше − у истоков или в устье?

Получай решения и ответы с помощью нашего бота

Решение

reshalka.com

ГДЗ Физика 7-9 классы сборник вопросов и задач к учебнику Перышкина автор Марон. Кинетическая и потенциальная энергия. Превращение одного вида энергии в другой. Номер №628

Решение

Потенциальная энергия прямо пропорциональна массе и высоте ($Е_{п} = gmh$).
Исток реки выше чем устье реки. Истоком реки называется какой−либо водоём и которого она вытекает. Все реки впадают в какое− нибудь водохранилище и место куда она впадает и называется устьем реки.
Поэтому каждый кубический метр воды обладает большей потенциальной энергией у истока.

Теория по заданию

Для того чтобы понять, где потенциальная энергия каждого кубического метра воды в реке больше − у истоков или в устье, нужно рассмотреть понятие потенциальной энергии и как она зависит от высоты и массы.

Потенциальная энергия (PE) − это энергия, которая есть у объекта из−за его положения в гравитационном поле. Для механической системы потенциальная энергия определяется по формуле:

$$ PE = mgh $$

где:
− $ PE $ − потенциальная энергия,
− $ m $ − масса объекта,
− $ g $ − ускорение свободного падения (приблизительно 9.81 м/с² на Земле),
− $ h $ − высота относительно выбранного уровня отсчета.

В данном случае мы рассматриваем воду в реке. Кубический метр воды имеет определенную массу, и нас интересует, как меняется потенциальная энергия воды в зависимости от ее положения в реке − у истоков или в устье.

Масса воды: Масса одного кубического метра воды примерно равна 1000 кг (плотность воды около 1000 кг/м³).
Ускорение свободного падения: Оно остается постоянным и равно примерно 9.81 м/с².
Высота (h): Это ключевой параметр в нашей задаче. Высота представляет собой расстояние по вертикали от выбранного уровня отсчета. Обычно за уровень отсчета принимается уровень моря или устье реки.

Теперь рассмотрим два положения:

Истоки реки: Истоки реки находятся высоко в горах или на возвышенностях. Следовательно, высота $ h $ у истоков больше.
Устье реки: Устье реки − это место, где река впадает в другое водное тело, например, в море или озеро. Устье находится на уровне моря или близко к этому уровню, следовательно, высота $ h $ здесь меньше.

С учетом формулы для потенциальной энергии, $ PE = mgh $, можно сделать вывод:
− Поскольку масса и ускорение свободного падения остаются одинаковыми, потенциальная энергия воды в большей степени зависит от высоты $ h $.
− Чем выше находится вода, тем больше значение $ h $, и, соответственно, больше потенциальная энергия.

Таким образом, потенциальная энергия каждого кубического метра воды в реке больше у истоков, чем в устье, поскольку у истоков высота положительного положения воды заметно больше относительно уровня моря.