Номер 3, страница 56, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава V. Работа, мощность, энергия. Параграф 22. Механическая работа. Мощность - номер 3, страница 56.

Условие.

3. Человек равномерно поднимает ведро с водой общей массой 10 кг на 50 см.

а) Чему равна приложенная человеком сила?

б) Какую механическую работу совершает человек?

Решение.

Дано:

Общая масса ведра с водой $m = 10$ кг.
Высота подъема $h = 50$ см.
Ускорение свободного падения $g \approx 9.8$ Н/кг.

Высота в системе СИ:
$h = 50 \text{ см} = 0.5 \text{ м}$.

Найти:

а) Приложенную силу $\text{F}$ - ?
б) Механическую работу $\text{A}$ - ?

Решение:

а) Чему равна приложенная человеком сила?

По условию задачи, человек поднимает ведро равномерно. Это означает, что скорость подъема постоянна, а ускорение равно нулю ($a=0$). Согласно второму закону Ньютона, равнодействующая всех сил, приложенных к телу, равна нулю. На ведро действуют две силы: сила тяжести ($F_{тяж}$), направленная вниз, и сила, приложенная человеком ($\text{F}$), направленная вверх.

Так как эти силы уравновешивают друг друга, они равны по модулю:

$F = F_{тяж}$

Силу тяжести находим по формуле:

$F_{тяж} = m \cdot g$

Подставим числовые значения:

$F = 10 \text{ кг} \cdot 9.8 \text{ Н/кг} = 98 \text{ Н}$

Ответ: приложенная человеком сила равна 98 Н.

б) Какую механическую работу совершает человек?

Механическая работа ($\text{A}$) вычисляется по формуле:

$A = F \cdot h$

где $\text{F}$ — это сила, приложенная человеком, а $\text{h}$ — это высота, на которую было поднято ведро. Сила и перемещение сонаправлены, поэтому косинус угла между ними равен 1.

Подставим значения силы, найденной в пункте а), и высоты в системе СИ:

$A = 98 \text{ Н} \cdot 0.5 \text{ м} = 49 \text{ Дж}$

Ответ: человек совершает механическую работу 49 Дж.