ID: 00010754
В инерциальной системе отсчета брусок, которому сообщили начальную скорость скользит вверх по наклонной плоскости (см. рис.). Как изменяются по мере подъема скорость бруска и его полная механическая энергия?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Источник: ФИПИ
На брусок действуют три силы: сила тяжести $mg$ (вниз), нормальная реакция $N$ (перпендикулярно плоскости), сила трения $F_\text{тр}$ (вниз вдоль плоскости, противоположна движению).
Результирующая сил вдоль плоскости направлена вниз (против начальной скорости), поэтому по второму закону Ньютона:
$$ma = -mg\sin\phi - \mu mg\cos\phi$$
Ускорение $a$ направлено против скорости, следовательно, уравнение кинематики:
$$v = v_0 - |a| \cdot t$$
Скорость бруска уменьшается по мере подъёма.
По теореме о работе и кинетической энергии в общем виде:
$$A_\text{внеш} = \Delta E_\text{полн}$$
Сила трения — неконсервативная (внешняя) сила, совершает отрицательную работу:
$$A_\text{тр} = -F_\text{тр} \cdot s \lt 0$$
Значит:
$$\Delta E_\text{полн} = A_\text{тр} \lt 0$$
Полная механическая энергия бруска уменьшается — часть её переходит в теплоту вследствие силы трения.