Як змінюються кінетична, потенціальна та повна енергія шайби після вдару ключкою, коли вона рухається по горизонтальній

Fedor

33

При вдарі ключкою по шайбі, рухаючійся по горизонтальній поверхні льодового майданчика, кінетична, потенціальна та повна енергії шайби можуть змінюватися в залежності від сили тертя.

1. Кінетична енергія (КЕ) шайби визначається за формулою:
\[ КЕ = \frac{1}{2} m v^2 \],
де \( m \) - маса шайби, \( v \) - її швидкість.

До вдару, якщо шайба рухалася зі швидкістю \( v_0 \), то її кінетична енергія була:
\[ КЕ_0 = \frac{1}{2} m v_0^2 \].

2. Потенціальна енергія (ПЕ) шайби на горизонтальній поверхні дорівнює нулю, оскільки потенціальна енергія пов"язана з висотою, а на горизонтальній поверхні ця величина незмінна.

3. Повна енергія (ПЕ) шайби після вдару визначається як сума кінетичної та потенціальної енергій:
\[ ПЕ = КЕ + ПЕ \].

Після вдару ключкою шайба може змінювати свою кінетичну енергію в залежності від сили тертя. Якщо на шайбу діє сила тертя із напрямом, протилежним напряму її руху, то ця сила виконує роботу проти руху шайби та передає свою енергію навколишнім об"єктам або перетворюється на інші форми енергії, наприклад, на тепло.

Отже, пошагове рішення задачі буде таким:

1. Запишемо початкові відомості:
- Маса шайби, \( m \);
- Початкова швидкість шайби перед вдаром, \( v_0 \);
- Сила тертя, \( F_{\text{тертя}} \);
- Додаткові відомості про силу тертя (напрямок, величину і т.д.).

2. Знайдемо кінетичну енергію шайби до вдару за формулою:
\[ КЕ_0 = \frac{1}{2} m v_0^2 \].

3. Обчислимо роботу, яку виконує сила тертя за допомогою формули:
\[ \text{робота тертя} = F_{\text{тертя}} \cdot S \],
де \( S \) - шлях, пройдений шайбою під дією сили тертя (на цю величину впливає конкретна форма руху шайби після вдару).

4. Визначимо зміну кінетичної енергії шайби:
\[ \Delta КЕ = \text{робота тертя} \].

5. Запишемо відповідь, використовуючи початкову кінетичну енергію \( КЕ_0 \) та зміну кінетичної енергії \( \Delta КЕ \):
\[ КЕ_{\text{після вдару}} = КЕ_0 + \Delta КЕ \].

Цей розв"язок допоможе зрозуміти школяреві, як змінюються різні форми енергії шайби після вдару ключкою на горизонтальній поверхні льодового майданчика з урахуванням сили тертя. Він показує важливість таких енергетичних понять, як кінетична, потенціальна та повна енергія, і як вони взаємодіють у даному фізичному процесі. Нехай вам пощастить з вирішенням задачі!