Question

Вычислите работу, совершаемую силами, действующими со стороны тела, в следующих ситуациях:1 Гиря часового механизма весит 50Н и в течение суток опускается на 120 см.2 Кот Матроскин несет ведро с молоком массой 8 кг из коровника в дом, поднимая ведро при каждом шаге на 2 см3Женщина несет на голове кувшин массой 7 кг, удерживая его на одном уровне

Answer 1

1. Переведем см в м, потому что именно метры являются основной единицей в СИ.
120см = 1.2м.

Вообще работа - это скалярное произведение вектора силы на вектор перемещения. Если угол между этими векторами составляет $\alpha$, то работа W равна:

$W=\vec{F}\cdot\Delta \vec{r}=F\cdot r\cdot cos\alpha$

Вес тела $w$ измеряется в Ньютонах и равен силе тяжести, действующей на тело. 
Сила тяжести совершит работу $W=wh=50\cdot1.2=60$ Дж, когда тело опустится на 1.2 метра вниз. А так как гиря тесно связана с часовым механизмом, то она совершает такую же над ним такую же работу: 60 Джоулей

2. В предыдущем примере нам был дан вес тела, а здесь - масса. Важно помнить, что на планете Земля, где вблизи поверхности ускорение свободного падения $g\approx 10$ м/с², вес тела равен $w=mg\approx 10m$

Масса уже в килограммах (немного не интуитивно, но именно килограмм, а не грамм, является стандартной единицей в СИ), а 2см = 0.02м

Нам нужно найти количество работы (все в тех же Джоулях - работа всегда в Джоулях), которое Матроскин совершает за каждый шаг. Мы найдем ее, воспользовавшись тем же соотношением, что и в номере 1:

$W=wh=mgh\approx10mh=10\cdot8\cdot0.02=1.6$ Дж

3. Кувшин не перемещается ни вверх, ни вниз: силы, действующие на него по вертикали, уравновешены. Горизонтальные силы нам не в данном случае не интересны (если считать, что женщина двигается равномерно). Раз суммарная сила равна нулю, то и работа над телом (и совершаемая телом) равна нулю.

Answer 2

Вычисление работы, совершаемой силами в различных ситуациях

1. Гиря часового механизма: - Масса гири: 50 Н (Ньютон) - Расстояние, на которое гиря опускается: 120 см = 1.2 м - Работа, совершаемая силой, можно вычислить по формуле: работа = сила * расстояние - Подставляя значения, получаем: работа = 50 Н * 1.2 м = 60 Дж (Джоуль)

2. Кот Матроскин, несущий ведро с молоком: - Масса ведра с молоком: 8 кг - Высота, на которую кот поднимает ведро при каждом шаге: 2 см = 0.02 м - Работа, совершаемая котом, можно вычислить по формуле: работа = сила * расстояние - Сила, с которой кот поднимает ведро, равна весу ведра: сила = масса * ускорение свободного падения (g) - Ускорение свободного падения примем равным 9.8 м/с^2 - Подставляя значения, получаем: работа = (8 кг * 9.8 м/с^2) * 0.02 м = 1.568 Дж

3. Женщина, несущая кувшин на голове: - Масса кувшина: 7 кг - Женщина удерживает кувшин на одном уровне, поэтому работа, совершаемая силой, равна нулю. - Работа вычисляется как произведение силы и перемещения. В данном случае, поскольку кувшин находится на одном уровне, перемещение равно нулю, и следовательно, работа также равна нулю.

Таким образом, работа, совершаемая силами в указанных ситуациях, составляет: 1. Гиря часового механизма: 60 Дж 2. Кот Матроскин, несущий ведро с молоком: 1.568 Дж 3. Женщина, несущая кувшин на голове: 0 Дж