Question

Под действием вертикально направленной силы 20Н тело массой 1кг поднимается на высоту 10м. Чему равны совершенная работа и потенциальная энергия тела на этой высоте? Нужно решить эту задачу через кинетическую энергию.Есть у кого нибудь мысли какие?

Answer 1

Работа равна A=F*S=20H*10м=200 Дж
Изменение Wп= MgH=1кг*10Н/кг*10м=100 Дж
А если интересна скорость тела, то она будет равна mv^2/2=A-Wп=100Дж
откуда V=Корень из(200дж/1кг)=10*корень(2) м/с

Answer 2

Для решения этой задачи через кинетическую энергию, мы можем воспользоваться законом сохранения механической энергии. В данном случае механическая энергия системы (кинетическая энергия + потенциальная энергия) сохраняется, поскольку внешние силы не совершают работу.

1. Начальная точка (положение тела внизу): - Кинетическая энергия (КЭ) = 0, так как тело покоится. - Потенциальная энергия (ПЭ) = 0, так как высота поднятия равна 0.

2. Конечная точка (положение тела наверху): - Кинетическая энергия (КЭ) = 0, так как тело остановилось. - Потенциальная энергия (ПЭ) = работа внешних сил (поднятие тела) = масса * ускорение свободного падения * высота подъема.

Сначала найдем работу внешних сил (совершенную работу): \[ W = F \cdot d \]

Где: - \( F \) - сила (20 Н), - \( d \) - путь, который прошло тело (высота подъема, 10 м).

\[ W = 20 \, Н \cdot 10 \, м = 200 \, Дж \]

Теперь найдем потенциальную энергию на этой высоте: \[ ПЭ = m \cdot g \cdot h \]

Где: - \( m \) - масса тела (1 кг), - \( g \) - ускорение свободного падения (приближенно равно 9,8 м/с²), - \( h \) - высота подъема (10 м).

\[ ПЭ = 1 \, кг \cdot 9,8 \, м/с^2 \cdot 10 \, м = 98 \, Дж \]

Таким образом, совершенная работа внешних сил (вертикально направленной силы) равна 200 Дж, а потенциальная энергия тела на этой высоте составляет 98 Дж.