Question

Читаю физику и вижу задачу-пример к новой теме. В ней сказано, что при подъёме гранитной плиты подъёмным краном нужно найти работу. A=Fs. Дальше сказано, что F приравнивается к коэффиценту силы тяжести, но почему? Разве силы, действующей перпендикулярно вверх, равной по коэффиценту силе тяжести достаточно, чтобы преодолеть силу тяжести да поднять ещё и гранитную плиту? Напишите пожалуйста с доводами и подробными объяснениями.

Answer 1

сила = ускорение * массу.

Сила тяжести действует вниз Ft=m*g  масса* ускорение свободного падения

Сила подъема тела действует в верх F=m*a (та же) масса * ускорение подъема.

F=Ft

m*g=m*a  

g=a

при этом тело будет двигаться равномерно и прямолинейно (с постоянной скоростью)

Если приложить большую силу , при той же массе. То тело будет двигаться с ускорением.

g < a

Answer 2

Хороший вопрос! Давайте разберемся с подробными объяснениями.

Когда речь идет о подъеме гранитной плиты с помощью подъемного крана, важно понимать, что кран создает силу вверх (тяговое усилие), которая должна преодолеть силу тяжести гранитной плиты, чтобы поднять ее вверх. Чтобы это лучше понять, давайте рассмотрим несколько концепций.

1. Сила тяжести: Сила тяжести - это сила, с которой Земля притягивает все объекты к своему центру. Сила тяжести направлена вертикально вниз и зависит от массы объекта и ускорения свободного падения на поверхности Земли. Обозначим эту силу как F_тяжести.

2. Нормальная сила: Нормальная сила - это сила, которая действует перпендикулярно к поверхности объекта и противодействует силе тяжести. Она возникает из-за взаимодействия молекул поддерживающей поверхности (например, поверхность стола или земли) с объектом, лежащим на ней. При подъеме гранитной плиты с помощью крана нормальная сила действует вверх и противодействует силе тяжести.

3. Тяговое усилие крана: Кран создает тяговое усилие, направленное вверх, которое равно силе, необходимой для преодоления силы тяжести гранитной плиты и поднятия ее вверх. Обозначим это тяговое усилие как F_крана.

Теперь давайте рассмотрим, каким образом тяговое усилие крана (F_крана) может превышать силу тяжести гранитной плиты (F_тяжести).

Когда вы поднимаете гранитную плиту, кран создает тяговое усилие (F_крана), которое превышает силу тяжести гранитной плиты (F_тяжести). Это может произойти благодаря применению принципа динамической равновесии. Когда кран начинает поднимать плиту, она приобретает ускорение вверх. Для того чтобы плита имела ускорение, тяговое усилие крана должно быть больше, чем сила тяжести плиты.

Таким образом, если мы обозначим массу гранитной плиты как m, а ускорение свободного падения на поверхности Земли как g, тогда сила тяжести будет равна F_тяжести = m * g.

Для поддержания плиты в статическом равновесии (без ускорения) тяговое усилие крана (F_крана) должно быть равно силе тяжести (F_тяжести), чтобы компенсировать силу тяжести. Таким образом, когда кран создает тяговое усилие (F_крана), которое равно F_тяжести, он просто уравновешивает силу тяжести гранитной плиты, и она не поднимается.

Однако, чтобы поднять гранитную плиту, кран должен создать дополнительное тяговое усилие (больше, чем F_тяжести). Это дополнительное тяговое усилие создает ускорение, которое позволяет гранитной плите подниматься вверх.

В итоге, для того чтобы поднять гранитную плиту подъемным краном, тяговое усилие крана должно быть больше силы тяжести плиты (F_крана > F_тяжести), чтобы преодолеть силу тяжести и обеспечить ускорение вверх.

Таким образом, при подъеме гранитной плиты подъемным краном работа, которую нужно выполнить, будет равна произведению тягового усилия крана на перемещение плиты вверх, то есть A = F_крана * s, где s - расстояние подъема.