Номер 2, страница 131 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Задачи. Параграф 29. Потенциальная энергия. 4. Законы сохранения. Механика - номер 2, страница 131.

Условие.

2. Какую работу против силы тяжести совершает штангист, поднимая штангу массой 200 кг на высоту 2 м?

Решение.

Дано:

Масса штанги, $m = 200$ кг

Высота подъема, $h = 2$ м

Ускорение свободного падения, $g \approx 10$ Н/кг (или $10$ м/с²)

Данные величины представлены в системе СИ.

Найти:

Работу против силы тяжести $A$.

Решение:

Работа, совершаемая силой, по определению равна произведению модуля силы на модуль перемещения, совершенного в направлении действия этой силы:

$A = F \cdot s$

Чтобы поднять штангу, штангист должен приложить вертикально вверх силу $F$, которая по модулю как минимум равна силе тяжести $F_{тяж}$, действующей на штангу. Работа совершается против силы тяжести, следовательно, сила, совершающая работу, равна по модулю силе тяжести.

Сила тяжести вычисляется по формуле:

$F_{тяж} = m \cdot g$

Таким образом, сила, прикладываемая штангистом, $F = m \cdot g$.

Перемещение $s$ в данном случае равно высоте подъема $h$.

Подставив выражения для силы и перемещения в формулу работы, получим:

$A = m \cdot g \cdot h$

Эта формула также соответствует изменению потенциальной энергии штанги.

Выполним вычисления, подставив числовые значения:

$A = 200 \text{ кг} \cdot 10 \text{ Н/кг} \cdot 2 \text{ м} = 4000 \text{ Дж}$

Результат можно представить в килоджоулях (кДж), зная, что 1 кДж = 1000 Дж:

$A = 4000 \text{ Дж} = 4 \text{ кДж}$

Ответ: штангист совершает работу против силы тяжести, равную 4000 Дж (или 4 кДж).