Ответь на вопросы по физике: почему при действии силы трения нарушается закон сохранения механической энергии, чему равны кинетическая и потенциальная энергии камня, найти массу поезда и какую работу совершает человек.

1. При действии силы трения часть механической энергии переходит в тепловую, поэтому закон сохранения механической энергии не выполняется. 2. Дано: * $m = 0.4$ кг * $v = 20$ м/с * $h = 15$ м Кинетическая энергия: $E_к = \frac{1}{2}mv^2 = \frac{1}{2} \cdot 0.4 \cdot 20^2 = 80$ Дж Потенциальная энергия: $E_п = mgh = 0.4 \cdot 9.8 \cdot 15 = 58.8$ Дж **Ответ:** $E_к = 80$ Дж, $E_п = 58.8$ Дж 3. Дано: * $t = 40$ с * $S = 200$ м * $A = 8000$ кДж $= 8 \cdot 10^6$ Дж * $\mu = 0.005$ Допущение: ускорение считаем постоянным. Путь при равноускоренном движении: $S = v_0t + \frac{at^2}{2}$. Так как поезд отошёл от станции, $v_0 = 0$. Тогда $S = \frac{at^2}{2}$, откуда $a = \frac{2S}{t^2} = \frac{2 \cdot 200}{40^2} = 0.25$ м/с$^2$. Сила тяги: $F_т = \frac{A}{S} = \frac{8 \cdot 10^6}{200} = 4 \cdot 10^4$ Н. Сила трения: $F_тр = \mu mg$. Второй закон Ньютона: $F_т - F_тр = ma$. $F_т - \mu mg = ma$ $4 \cdot 10^4 - 0.005mg = ma$ $4 \cdot 10^4 = m(a + 0.005g)$ $m = \frac{4 \cdot 10^4}{a + 0.005g} = \frac{4 \cdot 10^4}{0.25 + 0.005 \cdot 9.8} \approx 148148$ кг **Ответ:** $m \approx 148148$ кг 4. Дано: * $m_ч = 60$ кг * $m_п = 90$ кг * $m_к = 3$ кг * $v_к = 5$ м/с Допущение: работа совершается только над камнем. Кинетическая энергия камня: $E_к = \frac{1}{2}m_кv_к^2 = \frac{1}{2} \cdot 3 \cdot 5^2 = 37.5$ Дж. **Ответ:** $A = 37.5$ Дж