4. Вода падает с плотины Саяно-Шушенской ГЭС высотой h = 242 м. А. Какие силы совершают работу при падении воды с плотины? Б. Как изменяется потенциальная энергия воды при её падении: увеличивается или уменьшается? В. Как изменяется внутренняя энергия воды при падении: увеличивается или уменьшается? Г. На сколько изменяется внутренняя энергия одной тонны воды при её падении? Считайте, что на нагревание воды идёт 50 % изменения её потенциальной энергии.

А. На воду при падении действует сила тяжести, совершающая положительную работу. Сила сопротивления воздуха (и потока) совершает отрицательную работу.

Б. Потенциальная энергия воды уменьшается: вода опускается на высоту 242 м.

В. Внутренняя энергия воды увеличивается: часть энергии при падении и движении потока превращается во внутреннюю энергию.

Г. Дано: масса воды m = 1 т = 1000 кг; высота h = 242 м; g ≈ 9,8 Н/кг. На нагревание идёт 50 % уменьшения потенциальной энергии.

Уменьшение потенциальной энергии по модулю: ΔE_п = mgh = 1000 · 9,8 · 242 = 2 371 600 Дж.

Увеличение внутренней энергии: ΔU = 0,5 · 2 371 600 = 1 185 800 Дж ≈ 1,19 МДж.

Ответ: внутренняя энергия одной тонны воды увеличится примерно на 1,19 МДж.