Номер 2, страница 117 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

2. В чём заключается закон изменения механической энергии?

1. Что называют механической энергией системы?

Механической энергией системы тел называют скалярную физическую величину, равную сумме кинетической и потенциальной энергий этих тел. Она характеризует способность системы совершать механическую работу. Полная механическая энергия $E$ системы складывается из кинетической энергии $E_k$ (энергии движения) и потенциальной энергии $E_p$ (энергии взаимодействия). Кинетическая энергия для тела массой $m$, движущегося со скоростью $v$, вычисляется по формуле $E_k = \frac{mv^2}{2}$. Потенциальная энергия зависит от конфигурации системы и вида взаимодействия. Например, для тела в поле тяжести Земли она равна $E_p = mgh$ (где $h$ — высота), а для упруго деформированной пружины — $E_p = \frac{kx^2}{2}$ (где $k$ — жесткость, $x$ — деформация). В общем виде, полная механическая энергия есть $E = E_k + E_p$.

Ответ: Механическая энергия системы — это сумма кинетической энергии (энергии движения) и потенциальной энергии (энергии взаимодействия) всех тел, входящих в систему.

2. В чём заключается закон изменения механической энергии?

Закон изменения механической энергии гласит, что изменение полной механической энергии системы равно работе всех внешних и внутренних неконсервативных сил, действующих на тела системы. Неконсервативными (или непотенциальными) силами называют силы, работа которых зависит от траектории (например, сила трения, сила сопротивления воздуха). Работа консервативных сил (силы тяжести, силы упругости) уже учтена через изменение потенциальной энергии. Математически закон записывается как $\Delta E = A_{н.к.}$, где $\Delta E = E_2 - E_1$ — изменение полной механической энергии (разность между конечным $E_2$ и начальным $E_1$ значениями), а $A_{н.к.}$ — суммарная работа неконсервативных сил. Если $A_{н.к.} > 0$, энергия системы увеличивается. Если $A_{н.к.} < 0$ (как в случае трения), энергия системы уменьшается, переходя в другие формы, например, в теплоту.

Ответ: Закон изменения механической энергии заключается в том, что изменение полной механической энергии системы равно работе всех неконсервативных сил, действующих в этой системе.

3. Сформулируйте закон сохранения механической энергии.

Закон сохранения механической энергии является частным случаем закона ее изменения. Он применим к замкнутым системам, в которых все действующие силы являются консервативными (или работа неконсервативных сил равна нулю). Формулировка закона: в замкнутой системе, где действуют только консервативные силы, полная механическая энергия сохраняется, то есть остается постоянной во времени. В этом случае работа неконсервативных сил $A_{н.к.} = 0$, и из закона изменения энергии ($\Delta E = A_{н.к.}$) следует, что $\Delta E = 0$, или $E = \text{const}$. Это означает, что сумма кинетической и потенциальной энергий системы не меняется, хотя они могут превращаться друг в друга: $E_{k1} + E_{p1} = E_{k2} + E_{p2}$, где индексы 1 и 2 обозначают два произвольных состояния системы.

Ответ: В замкнутой системе тел, в которой действуют только консервативные силы, полная механическая энергия сохраняется (не изменяется со временем).