Номер 4, страница 68 - гдз по физике 9 класс тетрадь-тренажёр Артеменков, Белага

V. Законы сохранения в механике. Решаем задачи - номер 4, страница 68.

Условие.

4. По льду озера груз весом 20 Н был перемещён на расстояние 10 м, а затем поднят на высоту 1,5 м. Чему равна работа силы тяжести на всём пути?

Решение.

Дано:

$P = 20$ Н

$s = 10$ м

$h = 1,5$ м

Найти:

$A_{тяж}$ - ?

Решение:

Общая работа силы тяжести $A_{тяж}$ складывается из работы на двух участках пути: при горизонтальном перемещении по льду ($A_1$) и при вертикальном подъёме ($A_2$).

$A_{тяж} = A_1 + A_2$

Работа силы вычисляется по формуле $A = F \cdot S \cdot \cos(\alpha)$, где $\text{F}$ – сила, $\text{S}$ – перемещение, а $\alpha$ – угол между направлением силы и направлением перемещения.

1. Работа на первом участке (горизонтальное перемещение).

При движении груза по льду сила тяжести ($F_{тяж}$) направлена вертикально вниз, а перемещение ($\text{s}$) — горизонтально. Угол между вектором силы тяжести и вектором перемещения составляет $\alpha_1 = 90^\circ$.

Работа силы тяжести на этом участке:

$A_1 = F_{тяж} \cdot s \cdot \cos(90^\circ)$

Поскольку $\cos(90^\circ) = 0$, работа на первом участке равна нулю:

$A_1 = 20 \text{ Н} \cdot 10 \text{ м} \cdot 0 = 0$ Дж

2. Работа на втором участке (вертикальный подъём).

При подъёме груза сила тяжести ($F_{тяж}$) направлена вертикально вниз, а перемещение ($\text{h}$) — вертикально вверх. Угол между вектором силы и вектором перемещения составляет $\alpha_2 = 180^\circ$.

Работа силы тяжести на этом участке:

$A_2 = F_{тяж} \cdot h \cdot \cos(180^\circ)$

Поскольку $\cos(180^\circ) = -1$, работа на втором участке будет отрицательной:

$A_2 = 20 \text{ Н} \cdot 1,5 \text{ м} \cdot (-1) = -30$ Дж

3. Общая работа силы тяжести.

Суммируем работу на обоих участках:

$A_{тяж} = A_1 + A_2 = 0 \text{ Дж} + (-30 \text{ Дж}) = -30$ Дж

Ответ: работа силы тяжести на всём пути равна -30 Дж.