ГДЗ по физике, 10 класс, Мякишев, номер 45.6: Закон сохранения энергии в механике

План решения.

Для ответа на вопрос необходимо вспомнить природу сил трения и их влияние на механическую энергию системы. Сила трения является диссипативной (рассеивающей) силой: она всегда направлена против движения или попытки движения тела. При работе силы трения происходит необратимое превращение упорядоченного движения молекул макроскопических тел в хаотичное тепловое движение частиц.

Вычисление и обоснование.

Рассмотрим систему, в которой действуют только консервативные силы (например, сила тяжести) и неконсервативная сила трения F_тр. Согласно теореме об изменении полной механической энергии, работа внешних неконсервативных сил равна изменению механической энергии системы:

Так как сила трения совершает отрицательную работу (A_тр <0), полная механическая энергия системы уменьшается. Энергия не исчезает, а переходит в другой вид. Этот вид энергии связан с внутренним состоянием тел — их температурой. В термодинамике и физике этот вид энергии называют внутренней энергией. Таким образом, убыль механической энергии компенсируется приростом внутренней энергии тел и окружающей среды.

Проверка и вывод.

Проверим логику на примере скольжения бруска по шероховатой поверхности. Брусок останавливается, его кинетическая энергия становится равной нулю. Если мы потрогаем брусок и поверхность после остановки, они будут теплее, чем до начала движения. Это подтверждает переход механической энергии во внутреннюю. Следовательно, ответ верен: в системах с силами трения механическая энергия переходит во внутреннюю энергию.