Какие утверждения верные при увеличении кинетической энергии замкнутой системы на 40 Дж : 1. потенциальная энергия уменьшается на 40 Дж
2. потенциальная энергия увеличится на 40 Дж
3. Полная энергия не изменится.
4. полная энергия увеличится на 40 Дж
​

Закон сохранения механической энергии

Полная механическая энергия – это сумма потенциальной и кинетической энергии тела в определенный момент времени. Закон сохранения механической энергии: полная энергия замкнутой системы сохраняется (неизменна, постоянна).

Систему называют замкнутой, если тела, входящие в нее, взаимодействуют только друг с другом, а влиянием внешних сил можно пренебречь.

Важное замечание. Часть механической энергии может перейти в тепловую энергию - в результате трения или неупругого столкновения. Механическая энергия уменьшится, полная энергия останется неизменной.

Упругий удар (упругое столкновение движущегося тела с неподвижным телом).

Центральный удар. Если удар центральный, то направление векторов скоростей после взаимодействия лежат на той же прямой, что и до взаимодействия, поэтому закон сохранения импульса выполняется в проекциях на ось ОХ. 
В случае упругого удара применяем Закон сохранения импульса и Закон сохранения энергии.

В случае неупругого удара применяем закон сохранения механической энергии неприменим, т.к. часть энергии превратилась в тепло. Но т.к. скорость обоих тел после соударения одинакова, в системе уравнений на одну переменную меньше и решение однозначно.

Возможны случаи:

1) направление ударяющего тела меняется на противоположное

2) ударяющее (налетающее) тело останавливается

3) оба тело движутся в одном направлении (скорость первого тела уменьшилась).

Изменение механической энергии. Нагревание тела в процессе движения и повышение температуры окружающей среды свидетельствуют о том, что часть механической энергии переходит во внутреннюю. Внутренняя энергия – это энергия молекул тела или окружающей среды. Она складывается из кинетической энергии движущихся молекул и потенциальной энергии их взаимодействия. Т.е. она механическая, но в связи с огромным числом молекул и хаотическим направлением их движения – тепловые явления рассматриваются не в механике, а в отдельном разделе физики.

 

Рассмотрим общий случай, когда и стакан участвует в теплообмене.
1) количество тепла отданное стаканом Q1=c1m1(50-30); c1- удельная теплоемкость стекла.
2) количество тепла отданное водой
Q2= c2m2(50-30)
3) количество тепла израсходованое льдом на плавление Q3=л*m3(л=330000 Дж /кг)
4) количество тепла полученное льдом после плавления на нагрев от 0 до 30
Q4=c2m3(30-0);
Уравнение теплового баланса :
Q1+Q2=Q3+Q4
m3=(c1m1(50-30)+c2m2(50-30))/(л+30с2)
если не учитывать теплообмен стакана,то уравнение теплового баланса примет вид: Q2=Q3+Q4
m3=c2m2(50-30)/(л+30с2)=4200*0,2*20/(330000 +30*4200)=16800/456000=0,037 кг или масса льда 37 г.