Когда маленький стальной шарик опускается в высоком сосуде с водой с постоянной скоростью, как изменяется его энергия

Pyatno

39

Когда маленький стальной шарик опускается в высоком сосуде с водой, его энергия взаимодействия с землей изменяется. Давайте рассмотрим все варианты ответов по очереди и постараемся понять, какая из них является истинной.

1. Кинетическая энергия преобразуется полностью из потенциальной энергии:
Когда шарик опускается вниз, его высота над поверхностью земли уменьшается, следовательно, потенциальная энергия уменьшается. Но постоянная скорость шарика говорит нам о том, что его кинетическая энергия остается неизменной. Таким образом, первый вариант ответа неверен.

2. Полная механическая энергия не изменяется:
Полная механическая энергия шарика определяется как сумма его потенциальной и кинетической энергии. Если нет других сил, действующих на шарик, в том числе сопротивления воздуха, энергия сохраняется, и полная механическая энергия остается неизменной. Таким образом, второй вариант ответа является верным.

3. Потенциальная энергия преобразуется полностью во внутреннюю энергию шарика и воды:
При погружении шарика в воду часть его потенциальной энергии передается внутренней энергии шарика и воды, вызывая их нагрев. Однако, полностью преобразовать потенциальную энергию только во внутреннюю энергию неправильно, поскольку часть этой энергии все равно остается в форме кинетической энергии у шарика. Таким образом, третий вариант ответа неверен.

4. Потенциальная энергия преобразуется полностью из кинетической энергии:
Этот вариант ответа не является правильным, так как вопрос звучит так, будто у шарика нет предыдущей кинетической энергии. В данном случае, мы рассматриваем изменение энергии при движении шарика из состояния покоя в состояние движения.

Таким образом, правильным ответом является второй вариант:
Полная механическая энергия не изменяется при опускании маленького стального шарика в высоком сосуде с водой с постоянной скоростью.