Номер 3, страница 193 - гдз по физике 9 класс учебник Шахмаев, Бунчук

Глава 10. Механические колебания и волны. Параграф 42. Превращение энергии при колебаниях - номер 3, страница 193.

Условие.

3. Что происходит с полной механической энергией колеблющегося тела при наличии трения?

Решение.

Решение

Полная механическая энергия $\text{E}$ колеблющегося тела — это сумма его кинетической энергии $E_к$ (энергии движения) и потенциальной энергии $E_п$ (энергии взаимодействия или положения): $E = E_к + E_п$.

В идеальной системе, где силы трения и сопротивления отсутствуют, полная механическая энергия сохраняется. Происходит лишь непрерывное превращение кинетической энергии в потенциальную и обратно, но их сумма остается неизменной.

В реальных условиях на колеблющееся тело всегда действуют силы трения (например, сопротивление воздуха, трение в подвесе). Эти силы являются диссипативными, то есть они приводят к рассеиванию (потере) энергии. Сила трения всегда направлена против скорости движения тела, поэтому ее работа ($A_{тр}$) за любой промежуток времени отрицательна.

Согласно закону изменения механической энергии, изменение полной механической энергии системы равно работе неконсервативных сил, в данном случае — работе силы трения: $ \Delta E = A_{тр} $.

Поскольку работа силы трения всегда отрицательна ($A_{тр} < 0$), то и изменение полной механической энергии ($ \Delta E $) также будет отрицательным. Это означает, что полная механическая энергия колеблющегося тела с течением времени уменьшается.

Это уменьшение энергии проявляется в затухании колебаний: амплитуда колебаний постепенно уменьшается, и в конце концов тело останавливается в положении равновесия. В соответствии с общим законом сохранения энергии, "потерянная" механическая энергия не исчезает, а переходит в другие формы, главным образом во внутреннюю (тепловую) энергию тела и окружающей среды.

Ответ: При наличии трения полная механическая энергия колеблющегося тела уменьшается, переходя во внутреннюю (тепловую) энергию.