Номер 2, страница 139 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Ответь на вопросы. § 28. Закон сохранения механической энергии. Глава 1. Законы движения и взаимодействия тел - номер 2, страница 139.

2. В чём заключается закон изменения механической энергии?

Что называют механической энергией системы?

Механической энергией системы тел называют скалярную физическую величину, являющуюся суммой кинетической и потенциальной энергий тел, входящих в систему. Механическая энергия характеризует способность системы совершать механическую работу.

Полная механическая энергия $E$ состоит из двух частей:

Кинетическая энергия ($E_к$) — это энергия, связанная с движением тел системы. Она зависит от масс тел и скоростей их движения. Для системы тел она равна сумме кинетических энергий каждого тела. Для отдельного тела массой $m$ и скоростью $v$ кинетическая энергия вычисляется по формуле $E_к = \frac{mv^2}{2}$.

Потенциальная энергия ($E_п$) — это энергия, обусловленная взаимодействием тел друг с другом или частей одного тела. Она зависит от их взаимного расположения. Примерами могут служить энергия тела, поднятого над землей (в поле тяготения), или энергия сжатой пружины (энергия упругой деформации).

Таким образом, полная механическая энергия системы является суммой этих двух видов энергии:

$E = E_к + E_п$

Ответ: Механической энергией системы называется сумма кинетической энергии (энергии движения) и потенциальной энергии (энергии взаимодействия) всех тел, входящих в эту систему.

2. В чём заключается закон изменения механической энергии?

Закон изменения механической энергии гласит, что изменение полной механической энергии системы равно суммарной работе всех неконсервативных (например, сил трения) и внешних сил, действующих на тела системы.

Этот закон является более общей формой закона сохранения энергии и применяется в тех случаях, когда механическая энергия не сохраняется. Математически он выражается следующей формулой:

$\Delta E = E_{конечная} - E_{начальная} = A_{неконс} + A_{внеш}$

где:

$\Delta E$ — изменение полной механической энергии системы;

$A_{неконс}$ — работа всех неконсервативных сил (например, силы трения, силы сопротивления). Работа этих сил чаще всего приводит к диссипации, то есть рассеиванию энергии, превращая её в тепло;

$A_{внеш}$ — работа внешних сил, приложенных к системе извне.

Если работа этих сил положительна, механическая энергия системы увеличивается. Если отрицательна — уменьшается. Если их суммарная работа равна нулю, то полная механическая энергия системы сохраняется.

Ответ: Закон изменения механической энергии заключается в том, что изменение полной механической энергии системы происходит под действием неконсервативных и внешних сил и равно их суммарной работе ($\Delta E = A_{неконс} + A_{внеш}$).

3. Сформулируйте закон сохранения механической энергии.

Закон сохранения механической энергии является фундаментальным законом физики и формулируется следующим образом: полная механическая энергия замкнутой системы тел, в которой действуют только консервативные силы, остается постоянной (сохраняется).

Этот закон является частным случаем закона изменения механической энергии. Для его выполнения должны соблюдаться два условия:

1. Система должна быть замкнутой (изолированной), то есть на нее не должны действовать внешние силы, или их суммарная работа должна быть равна нулю ($A_{внеш} = 0$).

2. Внутри системы должны действовать только консервативные силы (такие как сила тяжести или сила упругости). Это означает, что работа неконсервативных сил (сил трения, сопротивления) равна нулю ($A_{неконс} = 0$).

При выполнении этих условий изменение полной механической энергии равно нулю ($\Delta E = 0$), что означает ее постоянство:

$E = E_к + E_п = \text{const}$

Это равенство можно записать для двух произвольных моментов времени (состояний 1 и 2):

$E_{к1} + E_{п1} = E_{к2} + E_{п2}$

Закон означает, что в такой системе энергия может переходить из кинетической в потенциальную и обратно, но их сумма всегда остается неизменной.

Ответ: В замкнутой системе, где действуют только консервативные силы, полная механическая энергия, равная сумме кинетической и потенциальной энергий, сохраняется, то есть не изменяется с течением времени.