Question

5. Деревянный кубик был привязан к камню на дне озера. Веревка оборвалась, и кубик всплыл. Как изменилась в результате этого потенциальная энергия системы «кубик + вода + Земля»?  Как согласовать это с законом сохранения энергии?

Answer 1

Дерево нетонет. как-то так.

Answer 2

Когда деревянный кубик был привязан к камню на дне озера, он находился в состоянии равновесия, где потенциальная энергия системы была минимальной. После того как веревка оборвалась и кубик всплыл, его положение изменилось, и он приобрел потенциальную энергию относительно поверхности озера. Это произошло из-за изменения высоты, на которой находится кубик. Чем выше находится объект в гравитационном поле, тем больше его потенциальная энергия.

Система "кубик + вода + Земля" является закрытой системой, в которой сохраняется механическая энергия. Согласно закону сохранения энергии, механическая энергия (сумма кинетической и потенциальной энергии) остается постоянной, если внешние силы, такие как трение или воздействие других полей, не приводят к энергетическим потерям.

В данном случае, когда веревка оборвалась и кубик всплыл, его потенциальная энергия увеличилась за счет повышения высоты над поверхностью озера. Следовательно, потенциальная энергия кубика увеличилась, но эта увеличенная потенциальная энергия была получена из системы в целом, не нарушая закон сохранения энергии.

Таким образом, изменение потенциальной энергии кубика было компенсировано изменением его положения в гравитационном поле, и закон сохранения энергии оставался соблюден в пределах данной закрытой системы.