Question

3. Тело массой 0,5 кг брошен вертикально вверх со скоростью 10 м / с. Чему равна работа силы тяжести при подъеме его на максимальную высоту?​

Answer 1

Ответ:

Решение представлено на фотографии

Answer 2

Для вычисления работы силы тяжести при подъеме тела на максимальную высоту, мы можем воспользоваться следующей формулой:

Работа (W) = изменение потенциальной энергии (ΔPE).

Изменение потенциальной энергии в данном случае будет равно разнице потенциальных энергий на конечной и начальной высотах. Начальная высота равна нулю, так как тело начинает движение с поверхности земли.

ΔPE = PE_конечная - PE_начальная ΔPE = PE_максимальная - PE_начальная

Теперь давайте найдем потенциальную энергию (PE) на максимальной высоте. Потенциальная энергия в данном случае определяется как:

PE = m * g * h,

где: m - масса тела (0,5 кг), g - ускорение свободного падения (приближенно 9,81 м/с² на поверхности Земли), h - высота.

Так как тело движется вертикально вверх, его скорость на максимальной высоте будет равна нулю. Поэтому высота на максимальной точке будет максимальной высотой, которую тело достигло. Мы знаем, что на максимальной высоте скорость равна нулю, поэтому кинетическая энергия также равна нулю.

Теперь мы можем вычислить работу силы тяжести:

ΔPE = PE_максимальная - PE_начальная ΔPE = (0 - 0,5 кг * 9,81 м/с² * h) - (0 - 0) (потому что начальная высота - поверхность земли) ΔPE = -4,905 * h

Так как работа силы тяжести равна изменению потенциальной энергии, то

W = ΔPE = -4,905 * h.

Теперь нам нужно найти высоту (h), на которую тело поднимется, прежде чем оно начнет падать обратно. Для этого можно воспользоваться уравнением движения:

v^2 = u^2 + 2 * a * s,

где: v - конечная скорость (0 м/с на максимальной высоте), u - начальная скорость (10 м/с в начале движения), a - ускорение (ускорение свободного падения, -9,81 м/с² в данном случае), s - путь, который нужно найти (высота, которую мы ищем).

Подставляя известные значения:

0 = (10 м/с)^2 + 2 * (-9,81 м/с²) * s, 0 = 100 м²/с² - 19,62 м/с² * s.

Теперь решим уравнение для s:

19,62 м/с² * s = 100 м²/с², s = 100 м²/с² / 19,62 м/с², s ≈ 5,10 м.

Таким образом, тело поднимется на высоту около 5,10 метров. Теперь мы можем найти работу силы тяжести:

W = -4,905 * h W = -4,905 * 5,10 м W ≈ -24,95 Дж.

Работа силы тяжести при подъеме тела на максимальную высоту равна приближенно -24,95 Дж. Знак минус указывает на то, что сила тяжести выполняет работу против направления движения тела.