Номер 9, страница 62 - гдз по физике 8 класс учебник Кронгарт, Насохова

*9. Выполняется ли закон сохранения энергии при падении камня в воде?

*9. Да, закон сохранения энергии выполняется всегда, так как это фундаментальный закон природы. При падении камня в воду происходит преобразование одного вида энергии в другой, но полная энергия замкнутой системы (камень + вода + окружающая среда) остается неизменной.

Рассмотрим процесс поэтапно:

1. Перед падением, на некоторой высоте $h$ над водой, камень обладает потенциальной энергией $E_p = mgh$, где $m$ – масса камня, $g$ – ускорение свободного падения.

2. В процессе падения потенциальная энергия камня переходит в кинетическую энергию $E_k = \frac{mv^2}{2}$ (пренебрегая сопротивлением воздуха). В момент удара о воду камень обладает максимальной кинетической энергией.

3. При входе в воду и последующем движении в ней кинетическая энергия камня не исчезает, а преобразуется в другие виды энергии:

- Работа против сил сопротивления: Камень, двигаясь в воде, преодолевает силы вязкого трения. Эта работа приводит к нагреванию как самого камня, так и окружающей его воды. То есть, механическая энергия переходит во внутреннюю (тепловую) энергию системы.

- Образование волн: При ударе о поверхность часть энергии уходит на образование волн, расходящихся по поверхности воды. Это механическая энергия колебаний частиц воды.

- Звук: Мы слышим звук всплеска. Это означает, что часть энергии преобразовалась в энергию звуковых волн, распространяющихся в воздухе и воде.

- Турбулентность: Движение камня создает в воде вихри и турбулентные потоки, которые также обладают кинетической энергией.

В конечном итоге, когда камень опускается на дно и все движение в воде прекращается (волны и потоки затухают), вся начальная потенциальная энергия камня оказывается преобразованной во внутреннюю энергию воды и камня, т.е. в теплоту. Таким образом, механическая энергия системы "камень-вода" не сохраняется, но полная энергия системы, включающая внутреннюю энергию, сохраняется.

Ответ: Да, закон сохранения энергии при падении камня в воде выполняется. Происходит переход механической энергии (потенциальной и кинетической) во внутреннюю энергию (нагрев воды и камня), а также в энергию волн и звука.