Question

Тело, массой 2 кг бросили с поверхности Земли со скоростью 10 м/с под углом 30° к горизонту. Какую работу совершила сила тяжести за время полета тела (от броска до падения на землю)? Сопротивлением воздуха пренебречь.

Answer 1

А=F*S*cos(альфа) =0, т.к. альфа= 90 градусам(угол между вектором перемещения и вектором силы), значит cos 90 = 0 . Выходит и вся работа силы тяжести=0

Answer 2

Для определения работы силы тяжести за время полета тела, мы можем использовать законы движения и законы сохранения энергии.

При броске тела, его кинетическая энергия составляет:

Кинетическая энергия (K) = (1/2) * масса * скорость^2 K = (1/2) * 2 кг * (10 м/с)^2 K = 100 Дж

За время полета тело будет двигаться в гравитационном поле Земли и будет подвергаться силе тяжести. Мы знаем, что в отсутствие сопротивления воздуха полная механическая энергия тела сохраняется, то есть сумма его потенциальной и кинетической энергии остается постоянной.

В самый высокий момент полета (вершина траектории), вся кинетическая энергия превратится в потенциальную энергию. А так как начальная кинетическая энергия составляла 100 Дж, то в самый высокий момент потенциальная энергия также будет равна 100 Дж.

На земле потенциальная энергия тела равна 0, так как высота равна нулю. По закону сохранения энергии:

Изменение механической энергии (работа силы тяжести) = Конечная потенциальная энергия - Начальная потенциальная энергия Работа силы тяжести = 100 Дж - 0 Дж Работа силы тяжести = 100 Дж

Таким образом, сила тяжести совершила работу в размере 100 Дж за время полета тела (от броска до падения на землю).