В кубическом аквариуме, заполненном водой, вблизи дна удерживается при помощи нити полый пластмассовый шар. Нить оборвалась, после чего шар всплыл на поверхность. В результате потенциальная энергия механической системы, включающей в себя воду и шар,
1) не изменилась
2) увеличилась
3) уменьшилась
4) могла как увеличиться, так и уменьшиться - в зависимости от массы шара
Потенциальная энергия системы уменьшается, и это можно понять следующим простым способом. Система является замкнутой, энергия в нее ниоткуда не поступает, поэтому сумма внутренней энергии и полной механической должна оставаться постоянной. В начальный и конечный моменты времени все покоится, поэтому изменение кинетической энергии равно нулю. Когда шарик всплывает, все в системе начинает шевелиться, вода перетекает, но постепенно это движение за счет вязкости останавливается, энергия этого движения переходит во внутреннюю энергию системы. Поскольку внутренняя энергия увеличивается, потенциальная энергия системы уменьшается.
Правильный ответ указан под номером 3.
Из этих соображений следует, что масса шара ОБЯЗАНА уменьшаться, так как h растет. Сплошной "котопёс"
В системе вода-шар они просто "поменялись" местами , т.е. их общая потенциальная энергия не изменилась; а если учитывать "все в системе начинает шевелиться" и "переходит во внутреннюю энергию", то это уже, как-бы , незамкнутая система, типа с трением.
Добрый день!
В том то и дело, что система замкнута, энергия остается в ней, но переходит в другую форму. Это можно мыслить и так. Чтобы притопить шарик (предположим, что очень медленно) нужно совершить работу, эта работа пойдет на увеличение потенциальной энергии. А если вязкость убрать (жидкое трение), то шарик будет колебаться выпрыгивая из воды и никогда не остановится.
Попробуйте написать конкретные формулы, правда советую Вам все-таки рассматривать кубик, а не шарик.
А разве в этой задаче не будет увеличиваться потенциальная энергия шарика в связи с его всплытием, и уменьшаться потенциальная энергия воды, т.к. уровень понизится из-за всплытия шарика? В целом внутренняя энергия системы останется неизменной
Уровень воды уменьшается, а масса воды больше массы шарика, в объеме шарика, иначе он не всплывет. Поэтому уменьшение высоты очевидно, аналогично с уменьшением потенциальной энергии падающего мячика.
Я считаю, что ответ на этот вопрос от Алексея неудачный. Классический ответ таков. При всплытии шарика центр масс воды понизится, следовательно уменьшится потенциальная энергия системы вода шарик. Указание на материал шарика должно наводить на мысль, что массой шарика можно пренебречь.