Номер 4, страница 439 - 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
Задания к главе 4 «Законы сохранения в механике». Задания по проектной и исследовательской деятельности. Глава 10. Электростатика. Электродинамика - номер 4, страница 439.
№4 (с. 439)
Условие. №4 (с. 439)
скриншот условия


4. Оцените работу, которую вы совершаете, поднимаясь равномерно по лестнице на один этаж. Измерьте время, за которое вы совершите эту работу, если будете двигаться медленно, быстрее и максимально быстро. В каждом из случаев: а) рассчитайте вашу среднюю мощность, выразите её в лошадиных силах; б) используя рассчитанное значение мощности, определите среднюю работу при подъёме на одну и на десять ступенек. Сравните ваши результаты с результатами других учащихся.
Решение. №4 (с. 439)
Это задача-эксперимент, для решения которой необходимо провести измерения. Поскольку у нас нет возможности их провести, мы воспользуемся примерными, реалистичными данными для демонстрации расчетов.
Дано
Масса человека (учащегося): $m = 60$ кг
Высота одного этажа: $h = 3$ м
Высота одной ступеньки: $h_1 = 0.15$ м
Количество ступенек на этаж: $n = h / h_1 = 3 / 0.15 = 20$ ступенек
Время подъема (медленно): $t_1 = 20$ с
Время подъема (быстрее): $t_2 = 10$ с
Время подъема (максимально быстро): $t_3 = 5$ с
Ускорение свободного падения: $g \approx 9.8$ м/с²
Соотношение Ватт и лошадиных сил: $1$ л.с. $\approx 735.5$ Вт
Найти:
а) Среднюю мощность $N_1, N_2, N_3$ в Вт и л.с. для каждого случая;
б) Среднюю работу при подъёме на одну ступеньку $A_1$ и на десять ступенек $A_{10}$.
Решение
Сначала оценим общую работу, которую необходимо совершить для подъёма на один этаж. Работа против силы тяжести вычисляется по формуле:
$A = mgh$
Подставим наши значения:
$A = 60 \, \text{кг} \cdot 9.8 \, \text{м/с}^2 \cdot 3 \, \text{м} = 1764 \, \text{Дж}$
Эта работа является постоянной величиной для всех трех случаев, так как масса человека и высота подъёма не меняются.
а) Рассчитаем среднюю мощность для каждого случая. Мощность — это работа, совершённая в единицу времени, и вычисляется по формуле $N = A/t$.
Случай 1: Медленный подъем ($t_1 = 20$ с)
Мощность в Ваттах: $N_1 = A / t_1 = 1764 \, \text{Дж} / 20 \, \text{с} = 88.2 \, \text{Вт}$
Мощность в лошадиных силах: $N_{1, \text{л.с.}} = 88.2 \, \text{Вт} / 735.5 \, \text{Вт/л.с.} \approx 0.12 \, \text{л.с.}$
Случай 2: Быстрый подъем ($t_2 = 10$ с)
Мощность в Ваттах: $N_2 = A / t_2 = 1764 \, \text{Дж} / 10 \, \text{с} = 176.4 \, \text{Вт}$
Мощность в лошадиных силах: $N_{2, \text{л.с.}} = 176.4 \, \text{Вт} / 735.5 \, \text{Вт/л.с.} \approx 0.24 \, \text{л.с.}$
Случай 3: Максимально быстрый подъем ($t_3 = 5$ с)
Мощность в Ваттах: $N_3 = A / t_3 = 1764 \, \text{Дж} / 5 \, \text{с} = 352.8 \, \text{Вт}$
Мощность в лошадиных силах: $N_{3, \text{л.с.}} = 352.8 \, \text{Вт} / 735.5 \, \text{Вт/л.с.} \approx 0.48 \, \text{л.с.}$
Как мы видим, чем меньше время подъема, тем большую мощность развивает человек.
Ответ: При медленном подъеме мощность составляет $88.2$ Вт ($0.12$ л.с.), при быстром – $176.4$ Вт ($0.24$ л.с.), при максимально быстром – $352.8$ Вт ($0.48$ л.с.).
б) Определим среднюю работу при подъёме на одну и на десять ступенек. Работа зависит только от массы и высоты подъёма, поэтому она не будет зависеть от скорости движения. Задание предлагает использовать рассчитанную мощность, но это избыточно, так как работа по определению $A=mgh$.
Работа при подъёме на одну ступеньку высотой $h_1 = 0.15$ м:
$A_1 = mgh_1 = 60 \, \text{кг} \cdot 9.8 \, \text{м/с}^2 \cdot 0.15 \, \text{м} = 88.2 \, \text{Дж}$
Работа при подъёме на десять ступенек высотой $10 \cdot h_1 = 1.5$ м:
$A_{10} = mg(10 \cdot h_1) = 60 \, \text{кг} \cdot 9.8 \, \text{м/с}^2 \cdot (10 \cdot 0.15 \, \text{м}) = 882 \, \text{Дж}$
Эти значения работы будут одинаковы для всех трех скоростей подъема.
Ответ: Средняя работа при подъёме на одну ступеньку составляет $88.2$ Дж, а на десять ступенек – $882$ Дж.
Сравнение результатов с другими учащимися показало бы, что совершаемая работа прямо пропорциональна массе учащегося. Мощность же зависит как от массы, так и от скорости подъёма: чем быстрее поднимается учащийся и чем больше его масса, тем большую мощность он развивает.
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 4 расположенного на странице 439 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 №4 (с. 439), авторов: Грачев (Александр Васильевич), Погожев (Владимир Александрович), Салецкий (Александр Михайлович), Боков (Павел Юрьевич), ФГОС (старый) базовый и углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.