Номер 6, страница 148 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Вопросы к параграфу. Параграф 45. Закон сохранения энергии в механике. Глава 4. Законы сохранения в механике - номер 6, страница 148.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Решение

В системе, в которой действуют силы трения, полная механическая энергия не сохраняется. Силы трения относятся к классу неконсервативных, или диссипативных, сил. Это означает, что работа, совершаемая этими силами, зависит от траектории движения и приводит к рассеиванию (уменьшению) механической энергии системы.

Однако, в соответствии с фундаментальным законом сохранения энергии, энергия не исчезает, а лишь преобразуется из одной формы в другую. При наличии трения механическая энергия (которая является суммой кинетической и потенциальной энергии тел в системе) переходит преимущественно во внутреннюю энергию.

Внутренняя энергия тела — это сумма кинетической энергии хаотического движения его молекул и атомов и потенциальной энергии их взаимодействия. Работа, совершаемая силой трения, приводит к увеличению интенсивности этого хаотического движения частиц на поверхностях соприкасающихся тел. Макроскопически это проявляется как повышение температуры тел, то есть их нагревание.

Математически это можно выразить через теорему об изменении механической энергии. Изменение полной механической энергии системы $ΔE_{мех}$ равно работе всех неконсервативных сил, в данном случае — работе силы трения $A_{тр}$: $ΔE_{мех} = A_{тр}$

Так как сила трения всегда направлена против относительного движения, её работа отрицательна ($A_{тр} < 0$), что приводит к уменьшению механической энергии ($ΔE_{мех} < 0$).

Количество теплоты $Q$, которое выделяется в процессе, равно модулю работы силы трения: $Q = |A_{тр}| = -A_{тр}$

Таким образом, убыль механической энергии системы в точности равна увеличению её внутренней энергии ($ΔU = Q$). Например, когда автомобиль тормозит, его кинетическая энергия за счет трения в тормозных колодках переходит в тепло, нагревая колодки и диски.

Ответ: В системе, в которой действуют силы трения, механическая энергия переходит во внутреннюю энергию (теплоту).