Какую работу выполняет сила тяжести, когда металлический шар массой 500 г падает на землю с высоты

Zhemchug

9

Для решения этой задачи необходимо знать основы физики, связанные с работой, потенциальной и кинетической энергией. Когда металлический шар массой 500 г падает на землю с определенной высоты, на него действует сила тяжести.

1. Начнем с вычисления работы, которую выполняет сила тяжести в этом процессе. Работа (работа) определяется как произведение силы и перемещения. Формула для работы (W) выглядит следующим образом:

\[W = F \cdot s \cdot \cos(\theta)\]

Где:
- \( F \) - сила, действующая на объект (в данном случае, сила тяжести);
- \( s \) - перемещение объекта;
- \( \theta \) - угол между направлением силы и направлением перемещения.

2. Зная, что работа силы тяжести равна изменению потенциальной энергии объекта, мы можем использовать формулу для потенциальной энергии:

\[E_{п} = m \cdot g \cdot h\]

Где:
- \( m \) - масса объекта (в килограммах);
- \( g \) - ускорение свободного падения (приблизительно равно 9.81 м/с\(^2\));
- \( h \) - высота, с которой падает объект.

3. Теперь, когда мы знаем выражения для работы и потенциальной энергии, мы можем рассчитать работу силы тяжести, используя данные из задачи.

Дано:
- Масса шара \( m = 500 г = 0.5 кг\);
- Ускорение свободного падения \( g = 9.81 м/с^2\);
- Предположим, что высота падения равна \( h = 10 м\).

4. Сначала вычислим потенциальную энергию шара на высоте h:

\[E_{п} = 0.5 \cdot 9.81 \cdot 10 = 4.905 Дж\]

5. Теперь рассчитаем работу силы тяжести, с которой шар падает на землю:

\[W = -4.905 Дж\]

Отрицательное значение работы указывает на то, что работу силы тяжести выполняет противоположно направлению движения объекта.

Таким образом, сила тяжести выполняет работу в размере -4.905 Дж, когда металлический шар массой 500 г падает на землю с высоты 10 метров.