Номер 3, страница 60 - гдз по физике 7 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 4. Работа и мощность. Энергия. Самостоятельные работы. СР-50. Механическая работа. Единицы работы. Вариант 2 - номер 3, страница 60.

Условие.

3. Ястреб, масса которого 0,4 кг, воздушным потоком поднят на высоту 50 м. Определите работу силы, поднявшей птицу.

Решение.

Дано:

Масса ястреба, $m = 0,4$ кг

Высота подъема, $h = 50$ м

Ускорение свободного падения, $g \approx 10$ Н/кг

Все данные представлены в системе СИ.

Найти:

Работу силы, поднявшей птицу, $\text{A}$ — ?

Решение:

Работа, совершаемая силой, определяется по формуле:

$A = F \cdot s \cdot \cos(\alpha)$

где $\text{F}$ – это сила, $\text{s}$ – перемещение, а $\alpha$ – угол между направлением силы и направлением перемещения.

В данном случае воздушный поток поднимает ястреба вертикально вверх. Сила, создаваемая потоком, направлена вверх, и перемещение (подъем на высоту $\text{h}$) также направлено вверх. Следовательно, угол $\alpha$ между вектором силы и вектором перемещения равен $0^\circ$, а $\cos(0^\circ) = 1$. Перемещение $\text{s}$ равно высоте подъема $\text{h}$.

Таким образом, формула для работы упрощается до:

$A = F \cdot h$

Чтобы поднять ястреба, воздушный поток должен приложить силу $\text{F}$, как минимум равную силе тяжести, действующей на птицу. Сила тяжести рассчитывается по формуле:

$F_{тяж} = m \cdot g$

Примем, что подъем происходит равномерно, тогда поднимающая сила равна силе тяжести: $F = F_{тяж}$.

Подставим это выражение в формулу для работы:

$A = m \cdot g \cdot h$

Эта формула также соответствует изменению потенциальной энергии тела, поднятого на высоту $\text{h}$.

Теперь подставим числовые значения из условия задачи и произведем расчет:

$A = 0,4 \text{ кг} \cdot 10 \text{ Н/кг} \cdot 50 \text{ м} = 200 \text{ Дж}$

Ответ: работа силы, поднявшей птицу, равна 200 Дж.