Изменение механической энергии вследствие трения (окончание)

Обратный же процесс, при котором лежащий на столе брусок (рис. 31.8, а) вдруг начал бы двигаться с возрастающей скоростью (рис. 31.8, б), невозможен. Такое «чудо» можно увидеть только в кино при «обратном показе».

Рис. 31.8

7. Приведите другие примеры обратимых и необратимых процессов. В каких примерах механическая энергия сохраняется?

Найдём изменение полной механической энергии системы тел, обусловленное действием сил трения.

Согласно теореме об изменении кинетической энергии оно равно суммарной работе всех сил — упругости, тяготения и трения. Если обозначить суммарную работу сил упругости и тяготения А_{упр.тяг}, то можно записать:

Е_k2 - Е_k1 = А_{упр.тяг} + A_тр. (5)

Изменение же потенциальной энергии равно работе только сил упругости и тяготения, взятой со знаком минус:

Е_k2 - Е_k1 = -А_{упр.тяг} (6)

Сложим уравнения (5) и (6). Мы получим:

Δ(E_k + Е_p)=А_тр. ( 7)

Итак,

изменение полной механической энергии замкнутой системы тел равно работе сил трения, действующих между телами системы.

Суммарная работа сил трения¹ всегда отрицательна. Это — следствие необратимости процессов, в которых механическая энергия переходит во внутреннюю. Подробнее мы рассмотрим их в главе «Термодинамика».

¹ Мы не рассматриваем работу силы трения покоя.

Поскольку суммарная работа сил трения отрицательна, из уравнения (7) следует, что механическая энергия замкнутой системы тел вследствие трения всегда уменьшается.

8. В мягкий песок с высоты 2 м падает металлический шар массой 10 кг. В результате падения шар углубился в песок на 50 см.

а) Чему равно изменение полной механической энергии шара?

б) Чему равна работа силы сопротивления песка?

в) Чему равна средняя сила сопротивления песка?

<<< К началу