Номер 3, страница 133 - гдз по физике 9 класс учебник Шахмаев, Бунчук

Глава 8. Закон сохранения энергии. Параграф 30. Закон сохранения механической энергии - номер 3, страница 133.

Условие.

3. При каких условиях полная механическая энергия системы тел сохраняется?

Решение.

Полная механическая энергия системы тел – это сумма кинетической энергии (энергии движения) и потенциальной энергии (энергии взаимодействия) всех тел, составляющих систему. Математически это выражается формулой: $E = E_к + E_п$.

Закон сохранения полной механической энергии утверждает, что полная механическая энергия системы тел остается постоянной, если выполняются определенные условия. Рассмотрим эти условия подробнее.

1. Система тел должна быть замкнутой (изолированной). Замкнутой называется система, на которую не действуют внешние силы, или же равнодействующая всех внешних сил равна нулю. Если на систему действуют внешние силы, и их работа не равна нулю, то механическая энергия системы изменяется на величину этой работы.

2. Внутри системы должны действовать только консервативные силы, либо работа неконсервативных сил должна быть равна нулю.

• Консервативные силы (например, сила тяжести, сила упругости) — это силы, работа которых не зависит от формы траектории перемещения тела, а зависит только от его начального и конечного положений. Для таких сил можно ввести понятие потенциальной энергии.
• Неконсервативные (диссипативные) силы (например, сила трения, сила сопротивления среды) — это силы, работа которых зависит от траектории. Работа этих сил приводит к преобразованию механической энергии в другие виды энергии, чаще всего во внутреннюю (тепловую), что вызывает уменьшение полной механической энергии системы.

В общем случае изменение полной механической энергии системы тел $\Delta E$ равно сумме работы внешних сил $A_{внеш}$ и работы внутренних неконсервативных сил $A_{н.к.}$:$\Delta E = E_{конечная} - E_{начальная} = A_{внеш} + A_{н.к.}$

Следовательно, для того чтобы полная механическая энергия сохранялась ($\Delta E = 0$), необходимо, чтобы сумма работ внешних и неконсервативных сил была равна нулю ($A_{внеш} + A_{н.к.} = 0$).

Ответ: Полная механическая энергия системы тел сохраняется, если система замкнута (работа внешних сил равна нулю) и работа всех неконсервативных сил (например, сил трения) внутри системы равна нулю.