Номер 817, страница 89 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

8 класс. Тепловые явления. 33. Закон сохранения и превращения энергии в механических и тепловых процессах - номер 817, страница 89.

Решение.

При движении парашютиста в воздухе его механическая энергия, которая является суммой потенциальной и кинетической энергии, не сохраняется, так как на него действует сила сопротивления воздуха. Эта сила совершает работу, в результате которой механическая энергия превращается во внутреннюю (тепловую). Рассмотрим этот процесс поэтапно.

1. Падение до раскрытия парашюта. В самом начале падения, когда парашютист отделился от летательного аппарата, его скорость начинает расти под действием силы тяжести. В этот момент его потенциальная энергия ($E_p = mgh$), обусловленная высотой, превращается в кинетическую энергию ($E_k = \frac{1}{2}mv^2$). Одновременно с этим, из-за трения о воздух, часть механической энергии переходит во внутреннюю энергию, нагревая самого парашютиста и окружающий воздух. По мере роста скорости сила сопротивления воздуха увеличивается, и в итоге она уравновешивает силу тяжести. С этого момента парашютист падает с постоянной, так называемой терминальной скоростью. Его кинетическая энергия больше не меняется, и вся дальнейшая потеря потенциальной энергии полностью переходит во внутреннюю энергию.

2. Раскрытие парашюта и дальнейший спуск. Когда парашютист раскрывает парашют, площадь сопротивления резко увеличивается, что приводит к значительному росту силы сопротивления воздуха. Скорость парашютиста начинает резко падать, а значит, уменьшается и его кинетическая энергия. Эта убыль кинетической энергии, вместе с продолжающейся убылью потенциальной энергии, интенсивно превращается во внутреннюю энергию. Вскоре устанавливается новая, гораздо меньшая терминальная скорость, с которой парашютист и продолжает спуск. На этом заключительном этапе, как и при падении с первой терминальной скоростью, уменьшение потенциальной энергии полностью компенсируется работой силы сопротивления воздуха, то есть потенциальная энергия целиком переходит во внутреннюю.

Ответ: В процессе движения парашютиста в воздухе его потенциальная энергия превращается в кинетическую (на этапах разгона) и во внутреннюю энергию (из-за работы силы сопротивления воздуха). Когда парашютист движется с постоянной скоростью, его убывающая потенциальная энергия полностью превращается во внутреннюю энергию.