Номер 3, страница 194, часть 1 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 5. Законы сохранения в механике. Параграф 47. Закон сохранения механической энергии. Вопросы и задания - номер 3, страница 194.

Условие.

3. Как изменяется механическая энергия тела, когда на него действует сила трения скольжения?

Решение.

Механическая энергия тела, $E_{мех}$, представляет собой сумму его кинетической энергии ($E_k$) и потенциальной энергии ($E_p$): $E_{мех} = E_k + E_p$.

Сила трения скольжения является диссипативной (неконсервативной) силой. Особенность таких сил заключается в том, что их работа зависит от траектории движения тела, и при их действии полная механическая энергия системы не сохраняется.

Работа силы трения скольжения, $A_{тр}$, всегда отрицательна. Это связано с тем, что вектор силы трения, $\vec{F}_{тр}$, всегда направлен в сторону, противоположную вектору перемещения тела, $\vec{s}$. Работа силы определяется как $A_{тр} = F_{тр} \cdot s \cdot \cos\alpha$, где $\alpha$ — угол между силой и перемещением. Для силы трения скольжения $\alpha = 180^\circ$, а $\cos(180^\circ) = -1$, следовательно, $A_{тр} = -F_{тр} \cdot s < 0$.

Согласно теореме об изменении механической энергии, изменение полной механической энергии системы, $\Delta E_{мех}$, равно работе всех неконсервативных сил, действующих на систему. В данном случае такой силой является сила трения:$ \Delta E_{мех} = A_{тр} $

Поскольку работа силы трения всегда отрицательна ($A_{тр} < 0$), то и изменение механической энергии будет отрицательным ($\Delta E_{мех} < 0$). Это означает, что конечная механическая энергия тела будет меньше его начальной механической энергии.

Уменьшение механической энергии не означает её исчезновения. В соответствии с законом сохранения энергии, она переходит в другие формы, преимущественно во внутреннюю энергию (теплоту). В результате этого процесса тело и поверхность, по которой оно движется, нагреваются.

Ответ: Когда на тело действует сила трения скольжения, его механическая энергия уменьшается, переходя в другие виды энергии, в основном во внутреннюю (тепловую) энергию.