Задание №12 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Разберёмся по порядку с каждой физической величиной, основываясь на законах механики.

1. Потенциальная энергия бруска.
Потенциальная энергия тела в поле тяжести Земли определяется формулой $E_p = mgh$, где $m$ — масса бруска, $g$ — ускорение свободного падения, а $h$ — высота тела над выбранным нулевым уровнем (обычно это подножие наклонной плоскости).
По условию задачи брусок скользит вниз по наклонной плоскости. Это означает, что его высота $h$ относительно земли постепенно уменьшается. Следовательно, потенциальная энергия бруска также уменьшается. Характер изменения — 2.

2. Полная механическая энергия бруска.
Полная механическая энергия $E$ равна сумме кинетической и потенциальной энергий: $E = E_k + E_p$.
Согласно закону изменения механической энергии, изменение полной энергии системы равно работе внешних неконсервативных сил (сил трения, сопротивления и т.д.).
На рисунке показано, что на брусок действует сила трения $\vec{F}_{тр}$, направленная против движения. Работа силы трения $A_{тр}$ при скольжении всегда отрицательна ($A_{тр} < 0$), так как вектор силы и вектор перемещения направлены в противоположные стороны. Эта работа идёт на нагревание бруска и поверхности (переходит во внутреннюю энергию).
Так как работа силы трения отрицательна, полная механическая энергия бруска в процессе спуска уменьшается. Характер изменения — 2.

Итог:
Потенциальная энергия: уменьшается (2).
Полная механическая энергия: уменьшается (2).

Ответ: 22

Источник: ФИПИ