Номер 3, страница 72 - гдз по физике 7 класс тесты Шабусов, Батурчик

3. Закон сохранения механической энергии не выполняется, если нельзя пренебречь силами...

а) давления;

б) сопротивления;

в) трения;

г) тяжести;

д) упругости.

Решение

Закон сохранения полной механической энергии утверждает, что полная механическая энергия замкнутой системы, которая представляет собой сумму кинетической ($E_к$) и потенциальной ($E_п$) энергий, остается неизменной, если в системе действуют только консервативные силы. Математически это выражается как $E_{мех} = E_к + E_п = const$.

Силы, для которых выполняется этот закон, называются консервативными. Работа таких сил не зависит от формы пути, а только от начального и конечного положений тела. К ним относятся сила тяжести и сила упругости. Их работа приводит к изменению потенциальной энергии системы.

Силы, при действии которых механическая энергия не сохраняется, называются неконсервативными или диссипативными. Работа этих сил зависит от траектории и приводит к превращению механической энергии в другие виды, чаще всего во внутреннюю (тепловую) энергию. Таким образом, если в системе действуют неконсервативные силы, которыми нельзя пренебречь, полная механическая энергия системы уменьшается. Изменение механической энергии равно работе неконсервативных сил: $\Delta E_{мех} = A_{неконс}$.

Проанализируем предложенные варианты:

а) давления; Сила давления — это слишком общее понятие. В некоторых случаях (например, гидростатическое давление) она может быть связана с консервативными силами, в других (например, при движении в вязкой жидкости) — с неконсервативными.

б) сопротивления; Сила сопротивления среды (например, воздуха или воды) — это классический пример неконсервативной, диссипативной силы. Она всегда направлена против движения, и ее работа приводит к потере механической энергии. Поэтому, если ею нельзя пренебречь, закон сохранения механической энергии не выполняется.

в) трения; Сила трения (скольжения или качения) также является неконсервативной силой. Ее работа преобразует механическую энергию в тепло, уменьшая полную механическую энергию системы. Следовательно, при наличии трения закон сохранения механической энергии не выполняется.

г) тяжести; Сила тяжести — это консервативная сила. Для нее вводится понятие потенциальной энергии ($E_п = mgh$), и она является неотъемлемой частью закона сохранения механической энергии, а не причиной его нарушения.

д) упругости. Сила упругости (в идеальной пружине) также является консервативной силой. Для нее вводится потенциальная энергия упругой деформации ($E_п = kx^2/2$). Закон сохранения механической энергии выполняется в системах с упругими силами.

Таким образом, закон сохранения механической энергии нарушается при наличии сил сопротивления и трения.

Ответ: б, в.