ЕГЭ и теорема о кинетической энергии

[cema2643]

Здравствуйте!

Есть задача из ЕГЭ по физике (см. ниже). Хочу применить Теорему об изменении кинетической энергии для ОДНОГО тела в такой формулировке: "Изменение кинетической энергии тела на некотором отрезке пути равно сумме работ всех сил, действующих на тело, на этом отрезке пути".

Здесь на брошенный снежок действует сила со стороны человека. Начальная кинетическая энергия снежка нулевая. Тогда конечная кинетическая энергия снежка полностью должна состоять из работы человека по разгону и равняться 76,5 Дж.

Но в решение задачи используют Теорему об изменении кинетической энергии системы ДВУХ тел. Во-первых, не могу понять, почему они рассматривают только работу силы человека, когда надо рассматривать внешние силы, а их здесь нету. Во-вторых, в этом решение ответ получается другой - 75 Дж.

Как правильно по итогу и почему?

[wrest]

cema2643 в сообщении #1622995 писал(а):

Здесь на брошенный снежок действует сила со стороны человека. Начальная кинетическая энергия снежка нулевая. Тогда конечная кинетическая энергия снежка полностью должна состоять из работы человека по разгону и равняться 76,5 Дж.

Нет, потому что это суммарная работа человека над снежком и собой. Ну скажем если бы человек отталкивался от стены (ну или от снежка массой 100500 килограмм), то вся работа ушла бы в кинетическую энергию человека. Ваш подход был бы правильным если бы человек был бесконечной массы (ну или 100500 килограмм, а снежок 100 грамм) -- тогда бы вся работа конвертировалась бы в кинетическую энергию снежка. Ну или если бы человек стоял не на гладком льду, а на асфальте.

[cema2643]

wrest в сообщении #1622996 писал(а):

cema2643 в сообщении #1622995 писал(а):

Здесь на брошенный снежок действует сила со стороны человека. Начальная кинетическая энергия снежка нулевая. Тогда конечная кинетическая энергия снежка полностью должна состоять из работы человека по разгону и равняться 76,5 Дж.

Нет, потому что это суммарная работа человека над снежком и собой. Ну скажем если бы человек отталкивался от стены (ну или от снежка массой 100500 килограмм), то вся работа ушла бы в кинетическую энергию человека. Ваш подход был бы правильным если бы человек был бесконечной массы (ну или 100500 килограмм, а снежок 100 грамм) -- тогда бы вся работа конвертировалась бы в кинетическую энергию снежка. Ну или если бы человек стоял не на гладком льду, а на асфальте.

В формулировке теоремы речь идет про одно тело. На снежок действует только сила со стороны человека. Почему её работа не идет на всю кинетическую энергию снежка? Чисто математически?

В формулировке теоремы про систему тел рассматриваются внешние силы. Здесь их нету. Поэтому, по-моему, нельзя сказать, что работа внутренней силы человека пошла на две кинетические энергии.

Поэтому все равно не понимаю.

[wrest]

cema2643 в сообщении #1623005 писал(а):

На снежок действует только сила со стороны человека. Почему её работа не идет на всю кинетическую энергию снежка? Чисто математически?

Потому, что в условии задачи указана суммарная работа двух сил: силы действия человека на снежок и силы действия снежка на человека.
Индикатором того, что человек перемещается, является условие "на гладком льду". Если бы человек стоял на асфальте, а не на гладком льду, то человек бы не перемещался, и работа силы действия снежка на человека была бы равна нулю, и вся работа потратилась бы на изменение кинетической энергии снежка.

-- 19.12.2023, 12:49 --

cema2643 в сообщении #1623005 писал(а):

В формулировке теоремы про систему тел рассматриваются внешние силы. Здесь их нету. Поэтому, по-моему, нельзя сказать, что работа внутренней силы человека пошла на две кинетические энергии.

Можно.

[cema2643]

wrest в сообщении #1623009 писал(а):

cema2643 в сообщении #1623005 писал(а):

В формулировке теоремы про систему тел рассматриваются внешние силы. Здесь их нету. Поэтому, по-моему, нельзя сказать, что работа внутренней силы человека пошла на две кинетические энергии.

Можно.

Почему? Повторюсь, что внешних сил нет. А в теореме именно сумма внешних сил равно изменению полной кинетической энергии системы.

[miflin]

cema2643
Мысленно перенеситесь в лодку, которая покоится.
Внешние силы (тяжести и Архимеда) скомпенсированы.
Вы начинаете идти вдоль лодки, а она начинает смещаться в противоположном направлении.
Общий импульс сохраняется (равен нулю), а кинетическая энергия (ваша и лодки) отлична от нуля.

[DimaM]

cema2643 в сообщении #1623012 писал(а):

Почему?

Потому
Можно представить себе, что между человеком и снежком вставлена сжатая пружина. Распрямляясь, эта пружина разгоняет снежок и разгоняет человека. Работа человека в таком представлении равна разнице начальной и конечной потенциальной энергии пружины (и равна сумме кинетических энергий человека и снежка).

[Dedekind]

cema2643 в сообщении #1623012 писал(а):

А в теореме именно сумма внешних сил равно изменению полной кинетической энергии системы.

Неверно. В теореме об изменении кинетической энергии системы фигурируют как внешние, так и внутренние силы в системе.

[cema2643]

Dedekind в сообщении #1623016 писал(а):

cema2643 в сообщении #1623012 писал(а):

А в теореме именно сумма внешних сил равно изменению полной кинетической энергии системы.

Неверно. В теореме об изменении кинетической энергии системы фигурируют как внешние, так и внутренние силы в системе.

Так внутренние силы равны по величине и противоположны по направлениям, тогда работы внутренних сил друг-друга уничтожают.

[Dedekind]

cema2643 в сообщении #1623018 писал(а):

Так внутренние силы равны по величине и противоположны по направлениям

Да.

cema2643 в сообщении #1623018 писал(а):

тогда работы внутренних сил друг-друга уничтожают.

А тут нет. Ведь в выражении для работы не только сила участвует, верно?