Question

Шарик массой m=100 г падает в вязкую среду имея скорость V1=10м/с. Пройдя в среде путь S= 0,50м он выходит со скоростью V2= 6 м/с Чему равна работа силы вязкого трения?

Answer 1

Дано:
m = 100 г = 0,100 кг
V₁= 10 м/с
S = 0,50 м
V₂ = 6 м
___________
A - ?

Используем теорему о кинетической энергии:
A = Ek₁ - Ek₂
A = m·V₁² /2 - m·V₂² /2
A = (m/2)·(V₁² - V₂²)
A = (0,100/2)·(10² - 6²) = 3,2 Дж

Заметим, что S в эту формулу не вошла.
Эту величину можно использовать для вычисления СИЛЫ вязкого трения:
F = A / S = 3,2 /0,5 = 6,4 Н
 

Answer 2

Для определения работы силы вязкого трения, нам нужно знать изменение кинетической энергии шарика по пути в вязкой среде.

Работа силы вязкого трения (или диссипативная работа) выражается как разница в кинетической энергии:

Работа (W) = ΔКЭ = КЭ2 - КЭ1,

где КЭ1 - начальная кинетическая энергия (перед погружением в вязкую среду), КЭ2 - конечная кинетическая энергия (после прохождения пути в среде).

Кинетическая энергия (КЭ) определяется как:

КЭ = (1/2) * m * V^2,

где m - масса шарика, V - его скорость.

Перед погружением в вязкую среду:

КЭ1 = (1/2) * m * V1^2, КЭ1 = (1/2) * 0.1 кг * (10 м/с)^2, КЭ1 = 0.1 кг * 50 м^2/с^2, КЭ1 = 5 Дж.

После прохождения пути в среде:

КЭ2 = (1/2) * m * V2^2, КЭ2 = (1/2) * 0.1 кг * (6 м/с)^2, КЭ2 = 0.1 кг * 36 м^2/с^2, КЭ2 = 3.6 Дж.

Теперь найдем работу силы вязкого трения:

Работа (W) = КЭ2 - КЭ1, W = 3.6 Дж - 5 Дж, W = -1.4 Дж.

Ответ: Работа силы вязкого трения равна -1.4 Дж. Здесь отрицательный знак указывает на то, что вязкая среда совершает работу за счет снижения кинетической энергии шарика.