Номер 2, страница 54 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

2. Что называют полной энергией системы тел?

1. Сформулируйте закон сохранения механической энергии.

Закон сохранения механической энергии гласит, что полная механическая энергия замкнутой системы тел, в которой действуют только консервативные силы (например, сила тяжести или сила упругости), остается неизменной (сохраняется). Это означает, что при любых процессах, происходящих в такой системе, энергия может переходить из кинетической формы в потенциальную и обратно, но их сумма всегда будет постоянной.

Математически этот закон можно выразить формулой:

$E_{мех} = E_к + E_п = \text{const}$

где $E_{мех}$ — полная механическая энергия системы, $E_к$ — суммарная кинетическая энергия всех тел системы, а $E_п$ — суммарная потенциальная энергия их взаимодействия.

Если рассматривать два произвольных состояния системы (начальное с индексом 1 и конечное с индексом 2), закон записывается в виде равенства:

$E_{к1} + E_{п1} = E_{к2} + E_{п2}$

Важно отметить, что если в системе присутствуют неконсервативные силы, такие как сила трения или сопротивления воздуха, то механическая энергия не сохраняется, а ее изменение равно работе этих сил: $\Delta E_{мех} = A_{неконс}$.

Ответ: В замкнутой системе, где действуют только консервативные силы, полная механическая энергия, равная сумме кинетической и потенциальной энергий, сохраняется.

2. Что называют полной энергией системы тел?

Полной механической энергией системы тел называют скалярную физическую величину, которая равна сумме кинетических энергий всех тел, входящих в систему, и потенциальных энергий их взаимодействия как между собой, так и с внешними консервативными полями.

• Кинетическая энергия ($E_к$) — это энергия движения. Для тела массой $m$, движущегося со скоростью $v$, она равна $E_к = \frac{mv^2}{2}$.
• Потенциальная энергия ($E_п$) — это энергия, обусловленная взаимным расположением тел или их частей и характером сил взаимодействия между ними. Например, потенциальная энергия тела массой $m$, поднятого на высоту $h$ над поверхностью Земли, равна $E_п = mgh$. Потенциальная энергия пружины жесткостью $k$, растянутой или сжатой на величину $x$, равна $E_п = \frac{kx^2}{2}$.

Таким образом, полная механическая энергия $E_{мех}$ системы является суммой этих двух видов энергии:

$E_{мех} = E_к + E_п$

Ответ: Полная механическая энергия системы тел — это физическая величина, равная сумме кинетических энергий движения всех тел системы и их потенциальных энергий взаимодействия.

3. Какую систему называют...

В контексте закона сохранения механической энергии, как правило, рассматривают два типа систем:

1. Консервативная система. Систему тел называют консервативной, если работа сил взаимодействия между телами этой системы зависит только от начального и конечного их положений и не зависит от траектории перемещения. В таких системах действуют только консервативные (потенциальные) силы, например, гравитационные силы или силы упругости. Силы трения и другие диссипативные силы (рассеивающие энергию) в консервативной системе отсутствуют или их действие пренебрежимо мало. Именно для консервативных систем справедлив закон сохранения механической энергии.
2. Замкнутая (или изолированная) система. Систему тел называют замкнутой, если на тела системы не действуют внешние силы, или векторная сумма всех внешних сил равна нулю. Для замкнутой системы справедлив закон сохранения импульса. Чтобы в замкнутой системе сохранялась и механическая энергия, необходимо дополнительное условие: все внутренние силы должны быть консервативными.

Ответ: Систему, в которой работа внутренних сил не зависит от пути, а определяется лишь начальным и конечным положением тел (т.е. действуют только консервативные силы), называют консервативной. Систему, на которую не действуют внешние силы, называют замкнутой.