Внутренняя… — Задание Физика 8 Класс №00049180

Шест и канат холодные, а обжечься можно. Значит, обжигает не горячий предмет: энергия появляется в самом скольжении.

Ты едешь вниз, ладони плотно обхватывают канат. Между кожей и канатом действует сила трения, она направлена против движения. Раз ладонь движется, а сила действует, значит, совершается работа.

Работа меняет внутреннюю энергию. Запас механической энергии человека (ты ведь теряешь высоту) переходит во внутреннюю энергию кожи и каната. Молекулы кожи начинают двигаться быстрее, её температура растёт.

Почему в условии сказано «быстром». Чем быстрее скольжение, тем больше работа за каждую секунду. Теплота не успевает разойтись вглубь руки и в воздух, и тонкий слой кожи перегревается.

Проверим себя числом. Для примера: человек $50$ кг съезжает на $5$ м почти без разгона. Вот сколько механической энергии он теряет:

$$E=mgh=50\cdot 10\cdot 5=2500\text{ Дж}$$

Пусть половина, $1250$ Дж, попала в тонкий слой кожи ладоней массой $10$ г, то есть $0{,}01$ кг. Удельную теплоёмкость кожи примем как у воды, $4200$ Дж/(кг·°С). Тогда нагрев такой:

$$\Delta t=\dfrac{1250}{4200\cdot 0{,}01}\approx 30\text{ }{}^\circ\text{С}$$

Кожа и так тёплая, примерно $33\text{ }{}^\circ\text{С}$, а прибавка в $30$ градусов — это уже ожог. При медленном спуске работа та же, но времени намного больше: теплота успевает уйти, и руки просто теплеют.