Номер 22, страница 99, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава V. Работа, мощность, энергия. Параграф 26. Механическая энергия - номер 22, страница 99.

Условие.

22. При каком условии сохраняется механическая энергия тела?

Решение.

Решение

Полная механическая энергия тела (или системы тел) представляет собой сумму его кинетической и потенциальной энергий:

$E = E_к + E_п$

где $E_к$ - кинетическая энергия (энергия движения), а $E_п$ - потенциальная энергия (энергия взаимодействия тел или частей тела между собой, а также с внешними полями).

Закон сохранения механической энергии утверждает, что полная механическая энергия замкнутой системы тел, в которой действуют только консервативные силы, остается постоянной с течением времени.

Чтобы детально разобрать это условие, необходимо различать два типа сил:

1. Консервативные силы — это силы, работа которых не зависит от траектории движения тела, а определяется только его начальным и конечным положением. Примерами таких сил являются сила тяжести и сила упругости. Работа консервативных сил равна изменению потенциальной энергии, взятому с обратным знаком: $A_к = -\Delta E_п$.

2. Неконсервативные (или диссипативные) силы — это силы, работа которых зависит от формы траектории. К таким силам относятся сила трения и сила сопротивления среды. Работа этих сил приводит к преобразованию механической энергии в другие виды энергии, как правило, во внутреннюю (тепловую), что ведет к уменьшению полной механической энергии системы.

Общая теорема об изменении механической энергии гласит, что изменение полной механической энергии системы равно суммарной работе всех неконсервативных сил, действующих на тела этой системы:

$\Delta E = A_{н.к.}$

где $\Delta E = E_{конечная} - E_{начальная}$ — изменение полной механической энергии, а $A_{н.к.}$ — работа неконсервативных сил.

Сохранение механической энергии означает, что ее величина остается постоянной, то есть ее изменение равно нулю: $\Delta E = 0$. Исходя из приведенной выше формулы, это условие выполняется только тогда, когда работа всех неконсервативных сил равна нулю:

$A_{н.к.} = 0$

Это может произойти в двух случаях:

а) неконсервативные силы в системе отсутствуют (например, пренебрежимо малое трение);

б) неконсервативные силы действуют, но их суммарная работа равна нулю (например, сила реакции опоры перпендикулярна вектору перемещения и поэтому работы не совершает).

Таким образом, механическая энергия тела сохраняется при условии, что сумма работ всех неконсервативных сил, приложенных к телу, равна нулю.

Ответ:

Механическая энергия тела (или системы тел) сохраняется, если сумма работ всех неконсервативных сил (таких как сила трения, сила сопротивления среды), действующих на тело, равна нулю. Это происходит в том случае, когда такие силы либо отсутствуют, либо не совершают работу (например, действуют перпендикулярно перемещению).