Номер 2, страница 196, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

2. Приложив силу к бруску, можно заставить его двигаться по шероховатой ровной поверхности с постоянной скоростью. Работа, совершенная силой по перемещению бруска, не меняет его кинетическую и потенциальную энергии. В таком случае, на что тратится работа силы?

2. Рассмотрим данную ситуацию с точки зрения закона сохранения и превращения энергии.

В условии задачи указано, что брусок движется по шероховатой ровной поверхности с постоянной скоростью.

1. Так как скорость бруска постоянна ($v = \text{const}$), его кинетическая энергия, определяемая формулой $E_k = \frac{mv^2}{2}$, не изменяется. Изменение кинетической энергии равно нулю: $\Delta E_k = 0$.

2. Движение происходит по ровной, то есть горизонтальной, поверхности. Это означает, что высота бруска над землей не меняется ($h = \text{const}$). Следовательно, его потенциальная энергия $E_p = mgh$ также не изменяется. Изменение потенциальной энергии равно нулю: $\Delta E_p = 0$.

3. Полная механическая энергия тела, являющаяся суммой кинетической и потенциальной энергий ($E_{мех} = E_k + E_p$), также остается постоянной. Её изменение равно нулю: $\Delta E_{мех} = 0$.

4. Согласно первому закону термодинамики (закону сохранения энергии в более общем виде), работа, совершаемая над системой, идет на изменение её полной энергии (механической и внутренней). В данном случае на брусок действуют приложенная сила и сила трения. Работа приложенной силы ($A_{силы}$) является положительной, а работа силы трения ($A_{трения}$) — отрицательной, так как сила трения направлена против движения.

Общая работа внешних сил, приводящая к изменению механической энергии, равна сумме работ приложенной силы и силы трения: $A_{внеш} = A_{силы} + A_{трения}$. По теореме об изменении механической энергии, эта работа равна изменению полной механической энергии: $A_{силы} + A_{трения} = \Delta E_{мех}$.

Поскольку мы установили, что $\Delta E_{мех} = 0$, то $A_{силы} + A_{трения} = 0$, откуда следует, что $A_{силы} = -A_{трения}$.

Это означает, что работа приложенной силы полностью компенсируется работой силы трения. Работа силы трения всегда приводит к превращению механической энергии во внутреннюю энергию (теплоту). В результате трения брусок и поверхность, по которой он скользит, нагреваются.

Таким образом, вся работа, совершаемая приложенной силой, тратится на преодоление силы трения и в конечном счете переходит в тепловую энергию.

Ответ: Работа приложенной силы полностью тратится на совершение работы против силы трения и переходит во внутреннюю (тепловую) энергию, что приводит к нагреву бруска и поверхности.