Номер 3, страница 54 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

3. Какую систему называют изолированной?

3. Какую систему называют изолированной?

Изолированной (или замкнутой) системой тел в механике называют совокупность тел, которые не взаимодействуют с другими телами, не входящими в эту систему. В такой системе на тела действуют только внутренние силы (силы взаимодействия между телами самой системы), а равнодействующая всех внешних сил равна нулю.

Понятие изолированной системы является физической моделью, то есть идеализацией. В реальных условиях абсолютно изолированных систем не существует, так как всегда есть взаимодействие с окружающей средой (например, сила тяжести со стороны Земли или сила сопротивления воздуха). Однако во многих случаях внешними воздействиями можно пренебречь, если они значительно меньше внутренних сил, действующих в системе. Например, при кратковременных процессах, таких как столкновение двух шаров или взрыв снаряда, система может считаться изолированной, так как внутренние силы взаимодействия многократно превышают внешние силы (силу тяжести и сопротивление воздуха), и за малый промежуток времени внешние силы не успевают значительно изменить импульс системы.

Ответ: Изолированная система — это система тел, на которые не действуют внешние силы, или действие этих сил скомпенсировано (их векторная сумма равна нулю).

4. В чём состоит закон сохранения энергии применительно к механическим процессам?

Закон сохранения полной механической энергии утверждает, что полная механическая энергия изолированной системы тел, в которой действуют только консервативные силы (такие как сила тяжести и сила упругости), остается постоянной.

Полная механическая энергия ($E$) системы — это сумма ее кинетической ($E_k$) и потенциальной ($E_p$) энергий:

$E = E_k + E_p$

Таким образом, если в системе происходят какие-либо процессы (тела движутся, изменяют свое положение), то кинетическая энергия может превращаться в потенциальную, и наоборот, но их сумма не изменяется:

$E = E_k + E_p = \text{const}$

Это можно записать как $E_1 = E_2$, или в развернутом виде:

$E_{k1} + E_{p1} = E_{k2} + E_{p2}$

где индексы 1 и 2 относятся к двум разным моментам времени.

Важным условием применимости этого закона является отсутствие в системе неконсервативных (диссипативных) сил, таких как сила трения или сила сопротивления среды. Если такие силы присутствуют и совершают работу ($A_{тр}$), то полная механическая энергия системы не сохраняется — она уменьшается, переходя во внутреннюю энергию (теплоту). В этом случае изменение полной механической энергии равно работе сил трения:

$\Delta E = E_2 - E_1 = A_{тр}$

Поскольку работа силы трения всегда отрицательна ($A_{тр} < 0$), полная механическая энергия системы убывает.

Ответ: Закон сохранения механической энергии гласит, что если в изолированной системе действуют только консервативные силы, то ее полная механическая энергия (сумма кинетической и потенциальной энергий) сохраняется, то есть не изменяется со временем.