Задание №4 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для решения задачи проанализируем движение камня с учётом сопротивления воздуха (атмосферы).

1) Анализ потенциальной энергии (пропуск Б): Потенциальная энергия тела в поле тяжести Земли определяется формулой $E_p = mgh$, где $h$ — высота над уровнем отсчёта. На рисунке точки 1 и 3 находятся на одном горизонтальном уровне, следовательно, их высоты одинаковы ($h_1 = h_3$). Значит, потенциальная энергия в положении 1 равна потенциальной энергии в положении 3. (Б — 1)

2) Анализ работы силы трения (пропуск В): При движении камня в атмосфере на него действует сила сопротивления воздуха (сила трения). Эта сила всегда направлена противоположно вектору скорости (движению) тела. Согласно определению работы $A = F \cdot s \cdot \cos\alpha$, так как угол между силой сопротивления и перемещением равен $180^\circ$, её работа всегда отрицательная. (В — 5)

3) Анализ кинетической энергии (пропуск А): Согласно закону сохранения и превращения энергии, полная механическая энергия системы при наличии силы трения уменьшается, так как часть механической энергии переходит во внутреннюю (нагрев). Полная энергия в точке 1 ($E_1 = E_{k1} + E_{p1}$) больше полной энергии в точке 3 ($E_3 = E_{k3} + E_{p3}$), так как на пути 1-2-3 совершалась отрицательная работа силами сопротивления. Поскольку $E_{p1} = E_{p3}$, то кинетическая энергия в положении 1 больше кинетической энергии в положении 3. (А — 2)

4) Анализ внутренней энергии (пропуск Г): Как было сказано выше, из-за работы сил сопротивления воздуха механическая энергия камня уменьшается. Эта энергия не исчезает бесследно, а превращается в теплоту, что ведет к тому, что внутренняя энергия камня и окружающей среды в процессе движения увеличивается. (Г — 6)

Следовательно, последовательность цифр: 2 (больше), 1 (равна), 5 (отрицательный), 6 (увеличивается).

Ответ: 2156

Источник: ФИПИ