О законе сохранения энергии: модуль работы силы сопротивления

Сегодня мне захотелось поговорить о задачах, которые проверяют, насколько хорошо студенты освоили законы сохранения. Используя знание о неизменности некоторых механических величин в изолированных системах, можно рассчитывать довольно широкое многообразие физических параметров. 

Тело массой 2 килограмма падает с высоты 20 метров из состояния покоя. В момент удара об землю оно имеет скорость 14 м/с. Чему равен модуль работы силы сопротивления воздуха? 

РАССУЖДЕНИЯ И РЕШЕНИЕ

Для начала нужно повторить некоторые разделы механики, связанные с сохранением энергии; понять, почему ученые пришли к данной модели понимания механических процессов. Обычно в учебнике их рассматривают после законов Ньютона. Также можно посмотреть хорошие лекции в Интернете или обратиться за помощью к профессиональному частному педагогу.

Теперь, когда знания обновлены, перейдем непосредственно к выполнению приведенного выше упражнения. Работа неконсервативной силы равна изменению полной механической энергии тела. В свою очередь, полная механическая энергия тела в нашей задаче не может увеличиваться ни при каких условиях. Она может только уменьшаться. Почему так происходит? - Благодаря присутствию сил взаимодействия со средой. Например, силы трения и силы сопротивления воздуха. 

Работа силы сопротивления воздуха является результатом диссипации полной энергии тела в процессе падения. Изменение механической энергии системы мы рассчитаем как разность потенциальной энергии тела в начале броска и кинетической энергии тела в момент удара тела о землю. Кинетическая энергия тела в начале броска равна нулю, так как тело падает из состояния покоя. Его скорость в нулевой момент времени равна нулю. В момент же удара тела о землю потенциальная энергия тела равна нулю, поскольку при ударе о землю высота (как параметр в выражении для потенциальной энергии) равна нулю.

Используя выведенную нами формулу на основании знаний из учебника физики, мы можем подставить в нее числа из условия упражнения и получить численный ответ.

Ответ:

Мы пошагово выяснили, что модуль работы силы в рассмотренном физическом процессе равен 204 Дж.

Если вам сложно разобраться самостоятельно с превращением одного вида энергии в другой, то стоит открыть учебник по физике и прочитать параграф, задать вопросы преподавателю. Если вы никак не можете запомнить, чем отличается кинетическая энергия от потенциальной и причем здесь работа, то вам следует обратиться за помощью к опытному репетитору и получить быструю дидактическую помощь.

К сожалению, не все школы удовлетворительно справляются с качественным преподаванием физики, а потому ученики иногда остаются один на один с внезапно возникшей учебной проблемой.