Question

ДАЮ 25 баллов!!! Парашютист опускается с постоянной скоростью, а энергия его взаимодействия с Землей постепенно уменьшается. Как объяснить, что закон сохранения энергии при этом не нарушается?

Answer 1

Объяснение:

Поскольку парашютист спускается с неизменной скоростью, его кинетическая энергия не меняется. Так как на купол парашюта действует сила сопротивления воздуха, которая совершает отрицательную механическую работу, закон сохранения полной механической энергии не выполняется. Однако закон сохранения энергии работает всегда: один вид энергии переходит в другой. Таким образом, при спуске парашютиста его потенциальная энергия полностью преобразуется во внутреннюю энергию парашютиста и воздуха.

Answer 2

Вы абсолютно правы, закон сохранения энергии не нарушается в данной ситуации. Давайте разберемся, почему.

Закон сохранения энергии утверждает, что в замкнутой системе общая энергия остается постоянной со временем, если на систему не действуют внешние силы. В данном случае парашютист опускается с постоянной скоростью, что означает, что он достиг равновесия между силой тяжести, действующей вниз, и сопротивлением воздуха, действующим вверх.

Когда парашютист только начинает свой спуск, его потенциальная энергия (связанная с высотой) постепенно преобразуется в кинетическую энергию (связанную с движением). По мере спуска он приобретает скорость, и его потенциальная энергия уменьшается, одновременно увеличиваясь кинетическая энергия.

С другой стороны, как вы правильно заметили, энергия взаимодействия с Землей (которая может включать в себя энергию трения воздуха и другие виды энергий) уменьшается. Это происходит потому, что часть энергии переходит в тепло из-за трения воздуха и других неидеальных условий. Таким образом, часть механической энергии парашютиста постепенно превращается в другие формы энергии.

Суммируя, закон сохранения энергии не нарушается, потому что энергия в системе остается постоянной: потенциальная энергия преобразуется в кинетическую, а часть механической энергии преобразуется в другие формы энергии из-за взаимодействия с внешними силами, такими как сопротивление воздуха.