Номер 3, страница 196 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Авторы: Грачев А. В., Погожев В. А., Салецкий А. М., Боков П. Ю.
Тип: Учебник
Серия: алгоритм успеха
Издательство: Просвещение
Год издания: 2011 - 2025
Уровень обучения: базовый и углублённый
Цвет обложки: бирюзовый изображена солнечная система со всеми планетами
ISBN: 978-5-09-091742-1
Популярные ГДЗ в 10 классе
Упражнения. Параграф 33. Потенциальная энергия. Глава 4. Законы сохранения в механике. Механика - номер 3, страница 196.
№3 (с. 196)
Условие. №3 (с. 196)
скриншот условия

3. На горизонтальной площадке лежит однородный стальной стержень длиной $l = 2$ м. Масса стержня $m = 250$ кг. Какую минимальную работу нужно совершить, чтобы поставить этот стержень вертикально на этой площадке? На сколько при этом изменится потенциальная энергия системы «стержень — Земля»? (Подсказка: рассмотрите стержень как систему материальных точек.)
Решение. №3 (с. 196)
Дано:
Длина стержня $l = 2$ м
Масса стержня $m = 250$ кг
Все данные приведены в системе СИ. В расчетах примем ускорение свободного падения $g \approx 9.8$ м/с².
Найти:
$A_{min}$ - ?
$\Delta E_p$ - ?
Решение:
Для решения задачи воспользуемся понятием центра масс. Поскольку стержень однородный, его центр масс находится в его геометрическом центре, то есть посередине.
Потенциальная энергия тела в поле тяготения Земли зависит от высоты его центра масс над некоторым нулевым уровнем. Формула для потенциальной энергии: $E_p = mgh$. Примем за нулевой уровень поверхность горизонтальной площадки.
В начальном состоянии, когда стержень лежит на площадке, его центр масс находится на высоте $h_1 = 0$ (пренебрегая толщиной стержня). Следовательно, начальная потенциальная энергия системы $E_{p1} = 0$.
В конечном состоянии, когда стержень стоит вертикально, его центр масс поднят на высоту, равную половине его длины: $h_2 = \frac{l}{2}$. Конечная потенциальная энергия системы равна $E_{p2} = mgh_2 = mg\frac{l}{2}$.
Изменение потенциальной энергии системы «стержень — Земля» равно разности между конечной и начальной потенциальными энергиями:
$\Delta E_p = E_{p2} - E_{p1} = mg\frac{l}{2} - 0 = mg\frac{l}{2}$
Минимальная работа, которую необходимо совершить, чтобы перевести стержень из начального положения в конечное, совершается без сообщения ему кинетической энергии ($\Delta E_k = 0$). Согласно теореме об изменении механической энергии, эта работа равна изменению потенциальной энергии системы:
$A_{min} = \Delta E_p$
Проведем вычисления:
$\Delta E_p = A_{min} = 250 \text{ кг} \cdot 9.8 \frac{\text{м}}{\text{с}^2} \cdot \frac{2 \text{ м}}{2} = 250 \cdot 9.8 \cdot 1 = 2450 \text{ Дж}$
Теперь ответим на вопросы задачи.
Какую минимальную работу нужно совершить, чтобы поставить этот стержень вертикально на этой площадке?
Минимальная работа равна найденному изменению потенциальной энергии.
Ответ: $2450$ Дж.
На сколько при этом изменится потенциальная энергия системы «стержень — Земля»?
Изменение потенциальной энергии было вычислено выше.
Ответ: $2450$ Дж.
Другие задания:
Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.
Присоединяйтесь к Телеграм-группе @top_gdz
ПрисоединитьсяМы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по физике за 10 класс, для упражнения номер 3 расположенного на странице 196 к учебнику серии алгоритм успеха 2011 года издания для учащихся школ и гимназий.
Теперь на нашем сайте ГДЗ.ТОП вы всегда легко и бесплатно найдёте условие с правильным ответом на вопрос «Как решить ДЗ» и «Как сделать» задание по физике к упражнению №3 (с. 196), авторов: Грачев (Александр Васильевич), Погожев (Владимир Александрович), Салецкий (Александр Михайлович), Боков (Павел Юрьевич), ФГОС (старый) базовый и углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.