Левая сторона, страница 27 - гдз по физике 9 класс самостоятельные работы Генденштейн, Орлов

Самостоятельная работа 4. Импульс, работа, мощность. Вариант 5 - страница 27.

Условие.

Левая сторона

Оборудование: динамометр; коробка с петлёй или крючком; линейка; часы, позволяющие измерять время с точностью до секунды.

1. Измерьте работу, совершаемую горизонтально приложенной силой при равномерном перемещении коробки по столу на 30 см.

Результаты: ___________.

2*. Измерьте мощность, которую вы развиваете, когда тянете коробку по столу.

Результаты: ___________.

Решение.

1. Измерьте работу, совершаемую горизонтально приложенной силой при равномерном перемещении коробки по столу на 30 см.

Данная задача представляет собой лабораторную работу. Поскольку провести реальный эксперимент невозможно, мы воспользуемся гипотетическими данными, которые могли бы быть получены в его ходе.

Дано:

Перемещение коробки, $s = 30$ см

Сила тяги (измеренная динамометром при равномерном движении), $F = 1,5$ Н (примерное значение)

Перевод в систему СИ:
$s = 30 \text{ см} = 0,3 \text{ м}$

Найти:

Работу $A$.

Решение:

Работа, совершаемая постоянной силой, вычисляется по формуле:

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

где $F$ – модуль приложенной силы, $s$ – модуль перемещения тела, а $\alpha$ – угол между направлением силы и направлением перемещения.

По условию задачи, сила приложена горизонтально, и коробка перемещается по столу также горизонтально. Следовательно, векторы силы и перемещения сонаправлены, и угол между ними $\alpha = 0^\circ$. Косинус этого угла равен $\cos(0^\circ) = 1$.

Таким образом, формула для вычисления работы упрощается до вида:

$A = F \cdot s$

Движение является равномерным, что согласно первому закону Ньютона означает, что равнодействующая всех сил равна нулю. В горизонтальной плоскости на коробку действуют сила тяги $F$ и сила трения скольжения $F_{тр}$. Они направлены в противоположные стороны, и для равномерного движения их модули должны быть равны: $F = F_{тр}$. Динамометр в данном эксперименте измеряет именно силу тяги $F$.

Подставим наши гипотетические данные в формулу для работы:

$A = 1,5 \text{ Н} \cdot 0,3 \text{ м} = 0,45 \text{ Дж}$

Ответ: работа, совершаемая горизонтально приложенной силой, равна 0,45 Дж.

2*. Измерьте мощность, которую вы развиваете, когда тянете коробку по столу.

Для измерения мощности необходимо измерить работу и время, за которое эта работа была совершена.

Дано:

Работа, совершённая при перемещении коробки, $A = 0,45$ Дж (из пункта 1)

Время, за которое была совершена работа, $t = 2$ с (примерное значение)

Найти:

Мощность $N$.

Решение:

Мощность – это физическая величина, характеризующая скорость совершения работы. Она равна отношению работы $A$ ко времени $t$, в течение которого эта работа была совершена:

$N = \frac{A}{t}$

Используем значение работы, вычисленное в первом пункте ($A = 0,45$ Дж), и предположим, что перемещение коробки на 30 см заняло 2 секунды (это время мы бы измерили с помощью часов).

Подставим значения в формулу для мощности:

$N = \frac{0,45 \text{ Дж}}{2 \text{ с}} = 0,225 \text{ Вт}$

Ответ: развиваемая мощность равна 0,225 Вт.