Хорошо, вот решение задачи 12, оформленное так, чтобы было удобно переписать в тетрадь школьнику.
Задача 12
Камень, подброшенный вверх в точке 1, совершает падение в тормозящей его движение атмосфере. Как изменятся полная механическая и внутренняя энергия камня при переходе из точки 1 в точку 3?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение:
Рассмотрим движение камня из точки 1 в точку 3. Точка 1 находится на некоторой высоте, камень подброшен вверх. Точка 2 — это наивысшая точка траектории. Точка 3 находится на той же высоте, что и точка 1, но на этапе падения.
1.
Полная механическая энергия.
Полная механическая энергия системы состоит из кинетической и потенциальной энергии.
\[ E_{\text{мех}} = E_{\text{кин}} + E_{\text{пот}} \]
В условиях задачи указано, что камень совершает падение в "тормозящей его движение атмосфере". Это означает, что на камень действует сила сопротивления воздуха. Сила сопротивления воздуха является неконсервативной силой.
При наличии неконсервативных сил (таких как сила трения или сопротивления воздуха) полная механическая энергия системы не сохраняется. Часть механической энергии преобразуется в другие виды энергии, в данном случае — во внутреннюю энергию (теплоту) камня и окружающей среды (воздуха).
Поскольку камень движется из точки 1 (подъем) через точку 2 (вершина) в точку 3 (падение), и на всем пути действует сила сопротивления воздуха, эта сила совершает отрицательную работу, уменьшая полную механическую энергию камня.
Следовательно, при переходе из точки 1 в точку 3 полная механическая энергия камня
уменьшается.
2.
Внутренняя энергия.
Внутренняя энергия тела связана с хаотическим движением и взаимодействием его молекул.
Когда камень движется в атмосфере, сила сопротивления воздуха совершает работу против движения камня. Эта работа приводит к нагреванию как самого камня, так и окружающего воздуха.
Таким образом, часть механической энергии, которая "теряется" из-за сопротивления воздуха, переходит во внутреннюю энергию. В результате, внутренняя энергия камня (и воздуха)
увеличивается.
Вывод:
* Полная механическая энергия: уменьшается (2)
* Внутренняя энергия: увеличивается (1)
Ответ:
Запишем цифры в таблицу:
| Полная механическая энергия |
Внутренняя энергия |
| 2 |
1 |
