Номер 1, страница 57 - гдз по физике 8 класс учебник Изергин

Глава I. Тепловые явления. Параграф 9. Закон сохранения энергии в механических и тепловых процессах - номер 1, страница 57.

Условие.

1. Какие переходы энергии происходят при падении камня, если учитывать сопротивление воздуха?

Решение.

1. При падении камня, если учитывать сопротивление воздуха, происходят следующие переходы (преобразования) энергии.

В начальный момент времени, находясь на некоторой высоте $\text{h}$ над землей, камень обладает максимальным запасом потенциальной энергии ($E_п = mgh$). Если он начинает падение из состояния покоя, его кинетическая энергия ($E_к = \frac{mv^2}{2}$) в этот момент равна нулю.

По мере падения высота камня уменьшается, а его скорость увеличивается. Это означает, что его потенциальная энергия уменьшается, а кинетическая энергия растет. Таким образом, происходит первый и основной переход энергии: потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию.

Однако, поскольку камень движется в воздухе, на него действует сила сопротивления (трения о воздух), направленная против движения. Для преодоления этой силы камень совершает работу. Согласно закону сохранения энергии, эта работа не исчезает бесследно, а приводит к преобразованию части механической энергии камня (суммы его потенциальной и кинетической энергий $E_{мех} = E_п + E_к$) во внутреннюю энергию. В результате этого процесса и сам камень, и окружающий его воздух немного нагреваются. Таким образом, происходит второй переход энергии: механическая энергия преобразуется во внутреннюю (тепловую) энергию.

В итоге, по мере падения камня его начальная потенциальная энергия преобразуется одновременно и в кинетическую энергию движения, и во внутреннюю энергию системы "камень-воздух". Из-за этого полная механическая энергия камня не сохраняется, а уменьшается.

Ответ: При падении камня с учетом сопротивления воздуха его потенциальная энергия превращается в кинетическую энергию и во внутреннюю энергию камня и окружающего воздуха.