Номер 3, страница 134 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Образцы заданий ЕГЭ. Параграф 40. Механическая работа и мощность силы. Глава 4. Законы сохранения в механике - номер 3, страница 134.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Дано:

Угол, под которым приложена сила, $\alpha = 30^\circ$

Масса бруска, $m = 100 \text{ г}$

Расстояние, $s = 20 \text{ см}$

Движение равномерное, $v = \text{const}$

Перевод в СИ:

$m = 100 \text{ г} = 0,1 \text{ кг}$

$s = 20 \text{ см} = 0,2 \text{ м}$

Найти:

Работу равнодействующей всех сил, $A_{равн}$ — ?

Решение:

Работа равнодействующей всех сил $A_{равн}$, приложенных к телу, равна изменению кинетической энергии этого тела. Это утверждение известно как теорема о кинетической энергии: $A_{равн} = \Delta E_k = E_{k, \text{конечная}} - E_{k, \text{начальная}}$

Кинетическая энергия тела рассчитывается по формуле $E_k = \frac{1}{2}mv^2$, где $m$ — масса тела, а $v$ — его скорость.

В условии задачи сказано, что брусок перемещают равномерно. Это означает, что его скорость на протяжении всего движения постоянна ($v = \text{const}$). Если скорость не изменяется, то и кинетическая энергия тела остается постоянной.

Следовательно, изменение кинетической энергии равно нулю: $\Delta E_k = \frac{1}{2}mv^2 - \frac{1}{2}mv^2 = 0$

Согласно теореме о кинетической энергии, работа равнодействующей всех сил также равна нулю: $A_{равн} = 0 \text{ Дж}$

К этому же выводу можно прийти, используя второй закон Ньютона. Согласно этому закону, равнодействующая всех сил $\vec{F}_{равн}$ равна произведению массы тела $m$ на его ускорение $\vec{a}$: $\vec{F}_{равн} = m\vec{a}$.

Поскольку движение равномерное, ускорение тела равно нулю ($\vec{a}=0$). Это значит, что и векторная сумма (равнодействующая) всех сил, действующих на брусок, также равна нулю: $\vec{F}_{равн} = 0$

Работа силы определяется как $A = F \cdot s \cdot \cos(\beta)$. Если величина силы $F_{равн} = 0$, то и ее работа $A_{равн}$ будет равна нулю.

Таким образом, все предоставленные числовые данные (масса, расстояние, угол) являются избыточными для ответа на вопрос о работе равнодействующей силы при равномерном движении.

Ответ: 1) 0