Question

Відро з водою масою 10 кг піднімають на висоту 10 м, прикладаючи постійну силу 300 Н. Яку роботу при цьому виконує сила тяжіння? Чому дорівнює кінетична енергія відра наприкінці підйому?

Answer 1

Ответ:

Сила тяжіння виконує роботу при підніманні відра на висоту. Робота, яку виконує сила тяжіння, обчислюється за формулою:

Робота = сила × відстань

У цьому випадку сила тяжіння дорівнює масі відра, помноженій на прискорення вільного падіння (g ≈ 9,8 м/с²), і відстань дорівнює висоті підйому (10 м):

Робота = (маса відра) × (прискорення вільного падіння) × (висота підйому)

Робота = 10 кг × 9,8 м/с² × 10 м

Робота = 980 Дж

Отже, сила тяжіння виконує роботу величиною 980 Дж при підніманні відра на висоту 10 м.

Кінетична енергія відра наприкінці підйому буде рівна нулеві, оскільки відро знаходиться у стані спокою на піднятій позиції і не має кінетичної енергії.

Answer 2

Для розв'язання цих питань, спершу визначимо, яка робота виконується при підніманні відра з водою на висоту 10 м при прикладанні постійної сили 300 Н. Робота визначається формулою:

Робота (W) = Сила (F) * Відстань (d) * Косинус кута між силою і напрямком руху (cos(θ))

У цьому випадку сила тяжіння і напрямок руху є відвернутими одне від одного, тобто кут між ними дорівнює 180 градусів, і косинус цього кута дорівнює -1. Отже, формула роботи спрощується до:

W = F * d * (-1)

W = 300 Н * 10 м * (-1) = -3000 Дж

Отже, робота, виконана силою тяжіння при піднятті відра на висоту 10 м, дорівнює -3000 Дж. Знак мінус вказує на те, що робота виконана проти сили тяжіння, тобто сила тяжіння виконує негативну роботу, сповільнюючи підйом.

Кінетична енергія відра наприкінці підйому може бути знайдена за формулою:

Кінетична енергія (K) = 1/2 * маса (m) * швидкість (v)^2

У початковому стані відро було нерухомим, тобто його початкова швидкість була рівна 0 м/с. При піднятті на висоту 10 м, його швидкість також залишається нульовою. Отже, кінетична енергія відра наприкінці підйому дорівнює нулю:

K = 1/2 * 10 кг * (0 м/с)^2 = 0 Дж

Отже, кінетична енергія відра наприкінці підйому дорівнює нулю, оскільки відро зупинилося і не має руху.