Номер 2, страница 132 - гдз по физике 7 класс учебник Пурышева, Важеевская

2. Всегда ли выполняется закон сохранения механической энергии?

2. Нет, закон сохранения механической энергии выполняется не всегда. Он является частным случаем более общего, фундаментального закона сохранения энергии и справедлив только при выполнении определенных условий.

Полная механическая энергия системы представляет собой сумму ее кинетической энергии ($E_k$, энергия движения) и потенциальной энергии ($E_p$, энергия взаимодействия или положения):

$E_{мех} = E_k + E_p$

Формулировка закона сохранения механической энергии: полная механическая энергия замкнутой системы тел, в которой действуют только консервативные силы, остается постоянной (сохраняется).

$E_{мех} = const$ или $\Delta E_{мех} = 0$

Таким образом, для выполнения закона необходимо два ключевых условия:

1. Система тел должна быть замкнутой. Это означает, что на систему не действуют внешние силы или их равнодействующая равна нулю.

2. Внутри системы должны действовать только консервативные силы. Консервативными называются силы (например, сила тяжести, сила упругости), работа которых не зависит от формы траектории, а определяется только начальным и конечным положением тела. При действии таких сил происходит лишь взаимное превращение кинетической и потенциальной энергий, но их сумма не меняется.

Закон сохранения механической энергии нарушается, если в системе действуют неконсервативные (диссипативные) силы. Самым ярким примером такой силы является сила трения (включая силу сопротивления среды, например, воздуха или воды).

Работа диссипативных сил зависит от пути и всегда приводит к уменьшению полной механической энергии системы. Механическая энергия при этом не исчезает, а переходит в другие, немеханические формы, чаще всего — во внутреннюю (тепловую) энергию. Изменение полной механической энергии системы равно работе всех неконсервативных сил, действующих в системе:

$\Delta E_{мех} = A_{неконс}$

Пример, где закон не выполняется: Шайба, скользящая по льду, постепенно замедляется и останавливается из-за трения. Ее начальная кинетическая энергия уменьшается до нуля. Эта энергия не исчезла, а превратилась в тепло, нагрев шайбу и лед. Таким образом, полная механическая энергия системы "шайба" не сохранилась.

Пример, где закон выполняется (идеализированный): Тело, падающее в вакууме. В этом случае единственной силой является сила тяжести (консервативная сила), а сопротивление воздуха отсутствует. По мере падения потенциальная энергия тела уменьшается, а кинетическая — увеличивается на ту же величину, поэтому их сумма, полная механическая энергия, остается постоянной.

Ответ: Нет, закон сохранения механической энергии выполняется не всегда. Он справедлив только для замкнутых систем, в которых все действующие силы являются консервативными. В реальных условиях почти всегда присутствуют неконсервативные силы, такие как трение или сопротивление воздуха, из-за которых часть механической энергии переходит в другие виды (в основном в тепло), и полная механическая энергия системы уменьшается.