Групповое задание, страница 146 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Механика. Глава 3. Законы сохранения в механике. Параграф 18. Механическая работа. Мощность - страница 146.

Условие.

Групповое задание

Разделитесь на две группы и устройте соревнование. Представитель одной группы формулирует устную задачу на нахождение работы силы или мощности, а представитель второй группы даёт ответ. Затем группы меняются ролями. Проигрывает та группа, представитель которой не смог сформулировать задачу или дать правильный ответ в течение 30 секунд.

Решение.

Поскольку на изображении представлено задание в виде соревнования, продемонстрируем, как оно могло бы проходить, на примере двух раундов.

Раунд 1

Представитель Группы 1 формулирует задачу:

Человек перемещает ящик по горизонтальной поверхности на расстояние 20 метров, прикладывая к нему силу 150 Н под углом 60° к горизонту. Какую работу совершает человек?

Представитель Группы 2 дает ответ:

Дано:

$F = 150$ Н

$s = 20$ м

$\alpha = 60^\circ$

Найти:

$\text{A}$

Решение:

Работа силы определяется по формуле $A = F \cdot s \cdot \cos(\alpha)$, где $\text{F}$ — это модуль приложенной силы, $\text{s}$ — модуль перемещения тела, а $\alpha$ — угол между направлением силы и направлением перемещения.

Значение косинуса 60 градусов составляет 0,5.

Подставим числовые значения в формулу:

$A = 150 \text{ Н} \cdot 20 \text{ м} \cdot \cos(60^\circ) = 3000 \cdot 0,5 = 1500 \text{ Дж}$.

Ответ: 1500 Дж или 1,5 кДж.

Раунд 2

Представитель Группы 2 формулирует задачу:

Насос поднимает 200 литров воды на высоту 5 метров за 40 секунд. Какую мощность развивает двигатель насоса? Плотность воды считать равной 1000 кг/м³, а ускорение свободного падения — 10 м/с².

Представитель Группы 1 дает ответ:

Дано:

$V = 200$ л

$h = 5$ м

$t = 40$ с

$\rho = 1000$ кг/м³

$g = 10$ м/с²

Переведем объем воды в систему СИ:

$V = 200 \text{ л} = 200 \cdot 10^{-3} \text{ м³} = 0,2 \text{ м³}$

Найти:

$\text{N}$

Решение:

Мощность $\text{N}$ — это физическая величина, равная отношению работы $\text{A}$ к промежутку времени $\text{t}$, за который эта работа была совершена. Формула для мощности: $N = \frac{A}{t}$.

Работа, совершаемая насосом, заключается в подъеме воды на определенную высоту, то есть в преодолении силы тяжести. Эта работа вычисляется по формуле $A = m \cdot g \cdot h$, где $\text{m}$ — масса воды.

Массу воды найдем, зная ее объем $\text{V}$ и плотность $\rho$: $m = \rho \cdot V$.

$m = 1000 \text{ кг/м³} \cdot 0,2 \text{ м³} = 200 \text{ кг}$.

Теперь можем рассчитать совершенную работу:

$A = 200 \text{ кг} \cdot 10 \text{ м/с²} \cdot 5 \text{ м} = 10000 \text{ Дж}$.

Наконец, определим мощность насоса:

$N = \frac{10000 \text{ Дж}}{40 \text{ с}} = 250 \text{ Вт}$.

Ответ: 250 Вт.