Задание №12 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для анализа изменения физических величин рассмотрим движение бруска по наклонной плоскости вверх.

1. Изменение скорости бруска:
На брусок, движущийся вверх, действуют три силы: сила тяжести $m\vec{g}$, направленная вертикально вниз, сила нормальной реакции опоры $\vec{N}$, направленная перпендикулярно плоскости, и сила трения скольжения $\vec{F}_{тр}$, направленная вдоль плоскости против движения (вниз по склону).
Согласно второму закону Ньютона, ускорение тела определяется равнодействующей всех сил: $m\vec{a} = m\vec{g} + \vec{N} + \vec{F}_{тр}$.
В проекции на ось, направленную вдоль наклонной плоскости вверх, составляющая силы тяжести и сила трения направлены против движения. Это означает, что брусок движется равнозамедленно. Следовательно, модуль скорости бруска по мере подъёма уменьшается (цифра 2).

2. Изменение полной механической энергии бруска:
Полная механическая энергия системы $E$ равна сумме кинетической и потенциальной энергий. Согласно закону изменения механической энергии, изменение полной механической энергии равно работе внешних неконсервативных сил (в данном случае — работе силы трения):
$\Delta E = A_{тр}$.
Сила трения скольжения $\vec{F}_{тр}$ направлена противоположно перемещению бруска, поэтому её работа отрицательна ($A_{тр} < 0$). Часть механической энергии бруска переходит во внутреннюю энергию (нагрев бруска и поверхности). Таким образом, полная механическая энергия бруска в процессе движения уменьшается (цифра 2).

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

Ответ: 22

Источник: ФИПИ