Задание OGEPHYS02DAC0: Кинетическая и потенциальная энергия. Формула для вычисления кинетической энергии. Теорема о кинетической энергии. Формула для вычисления потенциальной энергии тела, поднятого над Землёй.

Пуля проходит по горизонтали сквозь фанерную мишень. Требуется определить изменения кинетической и внутренней энергии пули. Варианты: 1 — увеличилась, 2 — уменьшилась, 3 — не изменилась.

Используем систему отсчёта Земли. Ось Ox направим вдоль движения пули, Oy вверх. Мишень действует на пулю силой сопротивления F_с против движения. Сила тяжести направлена вниз; её работой на коротком горизонтальном пути можно пренебречь. Проекция второго закона Ньютона вдоль движения:
−F_с = ma_x.
Следовательно, ускорение тормозит пулю и её скорость уменьшается. При практически неизменной массе кинетическая энергия E_к = mv²2 также уменьшается — код 2. То же следует из теоремы о кинетической энергии: работа сопротивления отрицательна, поэтому ΔE_к < 0.

При взаимодействии с фанерой происходят трение и деформации. Часть потерянной механической энергии переходит во внутреннюю энергию пули, и она нагревается. Внутренняя энергия увеличивается — код 1. Остальная энергия может идти на разрушение и нагрев мишени, звук и другие процессы; нельзя утверждать, что вся потеря энергии нагрела только пулю.

Проверка: уменьшение скорости и повышение температуры могут происходить одновременно, потому что кинетическая энергия движения тела и внутренняя энергия относятся к разным видам энергии. Горизонтальность пути означает неизменность потенциальной энергии тяжести, но эту величину в таблице не спрашивают. Ответ: 21.