Номер 1, страница 101 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 3. Тепловые явления. Параграф 27. Первый закон термодинамики. Вопросы в начале параграфа - номер 1, страница 101.

Условие.

✓ Вспомните закон сохранения механической энергии.

Решение.

Закон сохранения механической энергии — это фундаментальный закон физики, который утверждает, что в замкнутой (изолированной) системе тел, где действуют только консервативные силы, полная механическая энергия системы остается постоянной (сохраняется).

Полная механическая энергия ($\text{E}$) системы является суммой ее кинетической ($E_к$) и потенциальной ($E_п$) энергий:
$E = E_к + E_п$

Таким образом, закон можно записать в виде формулы:
$E = E_к + E_п = \text{const}$

Это означает, что если система переходит из одного состояния в другое, то ее полная механическая энергия в начальном состоянии (1) равна полной механической энергии в конечном состоянии (2):
$E_{к1} + E_{п1} = E_{к2} + E_{п2}$

Рассмотрим составляющие полной механической энергии:
1. Кинетическая энергия ($E_к$) — это энергия движения. Для тела массой $\text{m}$, движущегося со скоростью $\text{v}$, она вычисляется по формуле: $E_к = \frac{mv^2}{2}$.
2. Потенциальная энергия ($E_п$) — это энергия, обусловленная взаимным расположением тел или частей одного тела и характером сил взаимодействия между ними. Наиболее распространенные примеры:
- Потенциальная энергия тела массой $\text{m}$, поднятого на высоту $\text{h}$ в поле тяготения Земли: $E_п = mgh$ (где $\text{g}$ — ускорение свободного падения).
- Потенциальная энергия упруго деформированной пружины с жесткостью $\text{k}$ и удлинением $\text{x}$: $E_п = \frac{kx^2}{2}$.

Условия применимости закона:
- Замкнутая система: на систему не действуют внешние силы, или их векторная сумма равна нулю.
- Действие только консервативных сил: в системе действуют только те силы (например, сила тяжести, сила упругости), работа которых не зависит от траектории перемещения тела, а определяется только его начальным и конечным положением.

Если в системе присутствуют неконсервативные (диссипативные) силы, например, сила трения или сила сопротивления среды, то полная механическая энергия системы не сохраняется. Она уменьшается, так как часть механической энергии переходит в другие формы, в основном во внутреннюю (тепловую). В этом случае изменение полной механической энергии системы равно работе всех неконсервативных сил $A_{неконс}$:
$\Delta E = (E_{к2} + E_{п2}) - (E_{к1} + E_{п1}) = A_{неконс}$

Ответ: Закон сохранения механической энергии гласит, что полная механическая энергия (сумма кинетической и потенциальной энергий) замкнутой консервативной системы тел остается постоянной величиной.