Номер 2, страница 175 - гдз по физике 9 класс учебник Исаченкова, Сокольский

2. При каких условиях сохраняется механическая энергия системы?

2. При каких условиях сохраняется механическая энергия системы?

Полная механическая энергия системы тел представляет собой сумму их кинетической энергии (энергии движения) и потенциальной энергии (энергии взаимодействия).

$E_{мех} = E_k + E_p = \sum \frac{m_i v_i^2}{2} + E_p$

Закон сохранения механической энергии гласит, что полная механическая энергия замкнутой системы тел, в которой действуют только консервативные силы, остается постоянной.

Более общая формулировка связана с теоремой об изменении механической энергии: изменение полной механической энергии системы равно работе всех неконсервативных сил (как внешних, так и внутренних).

$\Delta E_{мех} = A_{неконс}$

К консервативным силам относятся силы, работа которых не зависит от траектории движения, а только от начального и конечного положения тела. Примерами являются сила тяжести и сила упругости.

К неконсервативным силам относятся силы, работа которых зависит от траектории. Главным примером является сила трения (включая силу сопротивления среды). Работа этих сил приводит к превращению механической энергии в другие виды, например, в тепловую.

Из теоремы $\Delta E_{мех} = A_{неконс}$ следует, что для сохранения механической энергии ($\Delta E_{мех} = 0$) необходимо, чтобы работа всех неконсервативных сил была равна нулю ($A_{неконс} = 0$).

Это условие выполняется в следующих случаях:

1. В системе тел отсутствуют неконсервативные силы. Это идеализированная ситуация, например, движение тел в вакууме без трения.
2. Неконсервативные силы в системе есть, но их суммарная работа равна нулю. Например, тело движется по горизонтальной поверхности, и работа силы трения компенсируется работой внешней тянущей силы, но в этом случае речь идет о сохранении только кинетической энергии, а не полной механической. Для сохранения полной механической энергии, работа именно диссипативных сил (рассеивающих энергию), таких как трение, должна быть равна нулю.

Таким образом, можно сформулировать общее условие: механическая энергия системы сохраняется, если работа, совершаемая всеми неконсервативными силами, действующими на тела системы, равна нулю. Это означает, что в системе либо отсутствуют силы трения и сопротивления, либо тела движутся таким образом, что эти силы не совершают работу.

Ответ: Механическая энергия системы сохраняется, если работа всех неконсервативных сил (таких как сила трения, сила сопротивления среды) равна нулю. Это справедливо для замкнутых систем, в которых действуют только консервативные силы (силы тяготения, упругие силы).