Куда пропадает энергия из-за трения и нарушает ли это закон сохранения?
Если механическая энергия сохраняется, то почему санки на горке в итоге останавливаются — куда пропадает энергия из-за трения? Это же нарушает закон сохранения энергии?
2 ответа
Закон сохранения энергии не нарушается — энергия не исчезает, а превращается в другой вид.
Когда есть трение, механическая энергия (кинетическая + потенциальная) не сохраняется — но это потому, что часть её переходит во внутреннюю энергию: тела нагреваются. Потри ладони — они тёплые; буксует колесо — резина греется; тормозят долго — диски раскаляются. Это и есть «пропавшая» энергия.
Полный закон звучит так: полная энергия (механическая + внутренняя + ...) замкнутой системы постоянна. Просто механическая часть переходит в тепло.
Поэтому различают:
- Закон сохранения механической энергии — работает только когда трения нет (или им пренебрегают):
E_k + E_p = const. - Общий закон сохранения энергии — работает всегда: энергия лишь меняет форму.
Пример: санки массой 20 кг съехали с горки высотой 4 м. Запас потенциальной: E_p = m·g·h = 20·10·4 = 800 Дж. Если бы трения не было, внизу скорость была бы v = √(2gh) ≈ 8.9 м/с. Но из-за трения внизу скорость меньше, а разница энергии (например, 200 Дж) ушла в нагрев полозьев и снега.
Итог: энергия не теряется, она «прячется» в тепле — на уровне хаотичного движения молекул.
Энергия никуда не пропадает — она превращается в тепло. Трение нагревает соприкасающиеся поверхности, и кинетическая энергия санок становится внутренней энергией (молекулы быстрее колеблются). Просто это тепло рассеивается и его трудно вернуть обратно в движение. Закон сохранения энергии цел: меняется только форма энергии, а не её количество.