Задание OGEPHYS9319D2: Механическая энергия. Закон сохранения механической энергии. Формула для закона сохранения механической энергии в отсутствие сил трения. Превращение механической энергии при наличии силы трения

Рассмотрим движение относительно Земли; ось Oy направим вертикально вверх, Ox горизонтально. На камень действуют тяжесть mg вниз и сопротивление воздуха F_с, направленное против скорости. Проекции второго закона Ньютона:
ma_x = F_сx;
ma_y = F_сy − mg.
На подъёме вертикальная составляющая сопротивления направлена вниз, на спуске — вверх. Работа сопротивления отрицательна на обоих участках, поскольку сила противоположна перемещению. Для механической энергии:
Δ(E_к + E_п) = A_с < 0.
По рисунку точки 1 и 3 находятся на одной высоте, а точка 2 — самая высокая. Поэтому E_п₁ = E_п₃, но из-за потерь E_к₁ > E_к₃. В процессе трения часть механической энергии превращается во внутреннюю энергию камня и воздуха; в рассматриваемой задаче камень нагревается.

Заполним пропуски по порядку:
А. Полная механическая энергия в процессе падения уменьшается из-за отрицательной работы сопротивления. Слово «уменьшается» — 7.
Б. Внутренняя энергия камня при нагреве увеличивается — 6.
В. Превращение механической энергии во внутреннюю в данном процессе связано с силой трения о воздух — 1.
Г. В точке 2 высота наибольшая, поэтому потенциальная энергия mgh максимальна — 5.

Проверка. При падении потенциальная энергия убывает, но лишь часть этой убыли превращается в кинетическую; часть рассеивается. Поэтому сумма E_к+E_п уменьшается, даже если скорость на некотором участке падения увеличивается. Полная энергия замкнутой системы сохраняется; здесь убывает только механическая часть энергии камня. Ответ: 7615.