Номер 7, страница 167 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Механика. Глава 3. Законы сохранения в механике. Вопросы и задачи к главе «законы сохранения в механике» - номер 7, страница 167.

Условие.

7. Брусок соскальзывает с наклонной плоскости, двигаясь с постоянной скоростью. Изменяется ли потенциальная энергия бруска? кинетическая? Выполняется ли в данном случае закон сохранения механической энергии?

Решение.

Изменяется ли потенциальная энергия бруска?
Потенциальная энергия тела в поле тяготения Земли определяется формулой $E_п = mgh$, где $\text{m}$ – масса тела, $\text{g}$ – ускорение свободного падения, а $\text{h}$ – высота тела над условным нулевым уровнем. Поскольку брусок соскальзывает вниз по наклонной плоскости, его высота $\text{h}$ постоянно уменьшается. Следовательно, потенциальная энергия бруска также уменьшается.
Ответ: Да, потенциальная энергия бруска уменьшается.

кинетическая?
Кинетическая энергия движущегося тела определяется формулой $E_к = \frac{mv^2}{2}$, где $\text{m}$ – масса тела, а $\text{v}$ – его скорость. В условии задачи сказано, что брусок движется с постоянной скоростью ($v = const$). Так как масса бруска ($\text{m}$) также является постоянной величиной, его кинетическая энергия не изменяется на протяжении всего движения.
Ответ: Нет, кинетическая энергия бруска не изменяется.

Выполняется ли в данном случае закон сохранения механической энергии?
Полная механическая энергия системы представляет собой сумму ее кинетической и потенциальной энергий: $E_{мех} = E_к + E_п$. Как мы выяснили, во время движения бруска его кинетическая энергия $E_к$ остается постоянной, в то время как потенциальная энергия $E_п$ уменьшается. Это означает, что полная механическая энергия $E_{мех}$ системы также уменьшается.
Закон сохранения механической энергии справедлив только для замкнутых систем, в которых действуют исключительно консервативные силы (такие как сила тяжести). В данной задаче движение с постоянной скоростью означает, что сумма всех действующих на брусок сил равна нулю. Это возможно только в том случае, если скатывающая составляющая силы тяжести уравновешена силой трения скольжения. Сила трения является неконсервативной (диссипативной) силой. Работа, совершаемая силой трения, приводит к преобразованию механической энергии во внутреннюю (тепловую) энергию. Таким образом, механическая энергия системы не сохраняется.
Ответ: Нет, закон сохранения механической энергии в данном случае не выполняется.