Какое изменение внутренней энергии системы поезд-рельсы происходит в результате торможения и полной остановки поезда

Для решения этой задачи нам понадобится знание о кинетической энергии и работе.

Кинетическая энергия \(K\) связана со скоростью \(v\) и массой \(m\) объекта следующим образом:

\[K = \frac{1}{2}mv^2.\]

В данной задаче у нас есть поезд массой 600 тонн (600 000 кг), двигающийся со скоростью 72 км/ч. Сначала нам нужно перевести скорость из км/ч в м/с. Для этого нам понадобится следующая формула:

\[v_{\text{м/с}} = \frac{v_{\text{км/ч}}}{3.6}.\]

Подставляя значения и выполняя вычисления, получаем:

\[v_{\text{м/с}} = \frac{72}{3.6} = 20 \ \text{м/с}.\]

Теперь мы можем вычислить кинетическую энергию поезда до торможения, используя формулу:

\[K = \frac{1}{2}mv^2,\]

где \(m\) - масса поезда, \(v\) - его скорость:

\[K = \frac{1}{2} \cdot 600 000 \cdot 20^2 = 600 000 \cdot 200 = 120 000 000 \ \text{Дж}.\]

Торможение поезда приводит к изменению его кинетической энергии и, следовательно, его внутренней энергии. Если поезд останавливается полностью (его скорость становится равной нулю), то его кинетическая энергия также становится равной нулю. Тогда изменение внутренней энергии системы будет равно начальной кинетической энергии:

\[\Delta U = K = 120 000 000 \ \text{Дж}.\]

Таким образом, изменение внутренней энергии системы поезд-рельсы, произошедшее в результате торможения и полной остановки поезда массой 600 тонн, двигающегося со скоростью 72 км/ч, составляет 120 000 000 Дж.