Товарный вагон, движущийся по горизонтальному пути с небольшой скоростью, сталкивается с другим вагоном и останавливается. При этом пружина буфера сжимается. Какое из перечисленных ниже преобразований энергии наряду с другими происходит в этом процессе?
1) кинетическая энергия вагона преобразуется в потенциальную энергию пружины; 2) кинетическая энергия вагона преобразуется в его потенциальную энергию; 3) потенциальная энергия пружины преобразуется в ее кинетическую энергию; 4) внутренняя энергия пружины преобразуется в кинетическую энергию вагона.

В данной ситуации рассматривается столкновение двух вагонов, при котором один из вагонов, движущийся с небольшой скоростью, сталкивается с другим и останавливается. В процессе столкновения происходит сжатие буфера — пружины, которая амортизирует удар.

При анализе возможных преобразований энергии важно понять, что кинетическая энергия вагона (так как он двигался перед столкновением) должна преобразоваться в другой вид энергии, поскольку вагон останавливается.

Теперь пройдемся по каждому варианту:

1. Кинетическая энергия вагона преобразуется в потенциальную энергию пружины — этот вариант является верным. Когда вагон сталкивается с другим и останавливается, его кинетическая энергия переходит в потенциальную энергию пружины, которая сжимается в момент столкновения. То есть энергия движения вагона преобразуется в энергию сжатой пружины, которая запасается в виде потенциальной энергии.

2. Кинетическая энергия вагона преобразуется в его потенциальную энергию — этот вариант неверен. Потенциальная энергия вагона связана с его положением относительно уровня земли (гравитационной потенциальной энергией), и в данной ситуации вагон движется по горизонтальной поверхности, поэтому изменение потенциальной энергии самого вагона не происходит.

3. Потенциальная энергия пружины преобразуется в ее кинетическую энергию — этот вариант также неверен. Потенциальная энергия пружины не преобразуется в ее собственную кинетическую энергию. Наоборот, кинетическая энергия вагона преобразуется в потенциальную энергию сжатой пружины.

4. Внутренняя энергия пружины преобразуется в кинетическую энергию вагона — этот вариант тоже неверен. Внутренняя энергия пружины, которая связана с её температурой и молекулярными колебаниями, не участвует в данном процессе преобразования энергий.

Таким образом, единственно правильный ответ — первый вариант: кинетическая энергия вагона преобразуется в потенциальную энергию пружины.