Номер 4, страница 7 - гдз по физике 8 класс учебник Исаченкова, Громыко

4. Может ли механическая энергия превращаться во внутреннюю? Приведите примеры.

Решение

Да, механическая энергия может превращаться во внутреннюю. Этот процесс наблюдается всегда, когда на тело или систему тел действуют неконсервативные силы, такие как сила трения или сила сопротивления среды. Согласно фундаментальному закону сохранения энергии, энергия не исчезает бесследно, а лишь переходит из одной формы в другую. Уменьшение полной механической энергии системы из-за работы этих сил в точности равно увеличению внутренней энергии тел и окружающей среды, что обычно проявляется в виде их нагревания.

Полная механическая энергия $E_{мех}$ является суммой кинетической энергии $E_к$ (энергии движения) и потенциальной энергии $E_п$ (энергии взаимодействия): $E_{мех} = E_к + E_п$. Работа, совершаемая силой трения $А_{тр}$, приводит к уменьшению механической энергии на величину $\Delta E_{мех}$ и увеличению внутренней энергии на величину $\Delta U$. Таким образом:

$-\Delta E_{мех} = A_{тр} = \Delta U$

Можно привести множество примеров такого преобразования энергии из повседневной жизни и техники:

1. Торможение автомобиля. Кинетическая энергия движущегося автомобиля при торможении превращается во внутреннюю энергию тормозных колодок и дисков. Они сильно нагреваются из-за трения, рассеивая энергию в окружающую среду.
2. Трение ладоней. Если быстро потереть ладони друг о друга, можно почувствовать тепло. Механическая работа, которую мы совершаем против силы трения, переходит во внутреннюю энергию кожи, повышая ее температуру.
3. Падение метеорита. Метеорит, влетая в атмосферу Земли с огромной скоростью, обладает большой кинетической энергией. Из-за силы трения о воздух он раскаляется добела и в большинстве случаев сгорает. Его механическая энергия преобразуется во внутреннюю энергию (нагрев) и энергию излучения (свет).
4. Неупругое столкновение. Когда комок пластилина падает на пол, он останавливается и деформируется. Его механическая энергия (потенциальная и кинетическая) превращается во внутреннюю энергию пластилина и пола в месте удара, что приводит к их незначительному нагреву.
5. Забивание гвоздя. Кинетическая энергия молотка при ударе по гвоздю совершает работу по его внедрению в древесину, преодолевая силы трения и сопротивления материала. Эта работа приводит к нагреву как гвоздя, так и древесины вокруг него.

Ответ: Да, механическая энергия может и постоянно превращается во внутреннюю. Это происходит в процессах, где присутствует трение, сопротивление среды или неупругие деформации. Примерами служат: нагревание деталей при трении (тормоза автомобиля, потирание рук), сгорание метеоритов в атмосфере, а также нагревание тел при неупругих ударах (падение пластилинового шарика) и деформациях (забивание гвоздя).