1) Сколько работы совершила сила тяжести, подняв камень массой 200 г на высоту 6 м? Какова работа силы тяжести, когда камень падает?
2) Если работа при подъеме ведра массой 10 кг из колодца равна 650 Дж, то какова глубина колодца?
3) Какова работа, совершаемая шагающим экскаватором при подъеме грунта и ковша, если он поднимает 14м3 грунта на высоту 20 м? Вес ковша без грунта — 20 кН. Плотность грунта — 1500 кг/м3.
Пошаговый ответ:
Описание:
Работа — это физическая величина, которая определяет количество энергии, затраченной на перемещение объекта в направлении силы. Она вычисляется как произведение силы, приложенной к объекту, и расстояния, на которое он перемещается в этом направлении. Единицей измерения работы является джоуль (Дж).
1) Для вычисления работы силы тяжести, поднимающей камень на высоту, мы можем использовать формулу работы: работа = сила * расстояние. Масса камня равна 200 г, что составляет 0,2 кг. Сила тяжести равна массе камня, умноженной на ускорение свободного падения, примерно равное 9,8 м/с^2. Расстояние подъема равно 6 м. Таким образом, работа силы тяжести составляет: работа = 0,2 кг * 9,8 м/с^2 * 6 м = 11,76 Дж. Когда камень падает, работа, совершаемая силой тяжести, также равна -11,76 Дж (отрицательное значение обусловлено направлением силы).
2) Для вычисления глубины колодца, используем формулу работы: работа = сила * расстояние. Масса ведра равна 10 кг. Нам известно, что работа равна 650 Дж. Подставляя значения в формулу, получаем: 650 Дж = 10 кг * 9,8 м/с^2 * расстояние. Расстояние — неизвестная величина, которую нужно найти. Решая уравнение, получаем: расстояние = 650 Дж / (10 кг * 9,8 м/с^2) ≈ 6,63 м.
3) Работа, совершаемая шагающим экскаватором при подъеме грунта и ковша, вычисляется также по формуле работы: работа = сила * расстояние. Масса грунта равна 14 м^3, плотность грунта — 1500 кг/м^3. Вес ковша без грунта равен 20 кН, что составляет 20 000 Н. Расстояние, на которое поднимается грунт, равно 20 м. Сила, применяемая экскаватором, равна сумме веса грунта и веса ковша. Следовательно, работа составляет: работа = (14 м^3 * 1500 кг/м^3 + 20 000 Н) * 20 м = 5 420 000 Дж или 5,42 МДж.
Совет:
Для лучшего понимания работы и энергии, рекомендуется изучить законы сохранения энергии, а также ознакомиться с примерами работы и энергии в повседневной жизни, такими как подъем грузов, движение тела под действием силы и другие механические процессы.
Задание для закрепления:
4) Какую работу совершит человек, поднимая ящик массой 25 кг на высоту 1,5 м?