Задание №12 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Разберёмся, как изменяются физические величины при движении бруска вниз по наклонной плоскости, опираясь на законы динамики и сохранения энергии.

1. Скорость бруска.
По условию задачи и согласно рисунку, брусок скользит вниз с ускорением $\vec{a}$. Вектор ускорения направлен вдоль наклонной плоскости вниз, то есть совпадает с направлением движения бруска.
Если векторы скорости и ускорения сонаправлены, то модуль скорости тела увеличивается со временем по закону: $v = v_0 + at$.
Следовательно, скорость бруска увеличивается (цифра 1).

2. Полная механическая энергия бруска.
Полная механическая энергия системы $E$ равна сумме кинетической энергии $E_k$ и потенциальной энергии $E_p$.
Согласно закону об изменении механической энергии, изменение полной энергии тела равно работе внешних непотенциальных сил (в данном случае — силы трения):
$\Delta E = A_{тр}$.
На рисунке указана сила трения $\vec{F}_{тр}$, которая направлена против движения бруска. Работа силы трения при скольжении всегда отрицательна ($A_{тр} < 0$), так как угол между силой и перемещением равен $180^\circ$.
Поскольку на брусок действует сила трения, часть его механической энергии переходит во внутреннюю энергию (нагрев бруска и поверхности). Таким образом, полная механическая энергия бруска в процессе спуска уменьшается (цифра 2).

Итог:
Скорость бруска — увеличивается (1).
Полная механическая энергия — уменьшается (2).

Ответ: 12

Источник: ФИПИ