В каких случаях сила тяжести выполняет работу? А) Мяч находится на земле; Б) Мяч скатывается по земле; В) Яблоко

Радуга_На_Земле

9

Для ответа на этот вопрос нам необходимо понять, что такое работа и в каких случаях сила тяжести выполняет работу.

Работа является физической величиной и измеряется в джоулях (Дж). Она определяется как произведение силы на перемещение объекта в направлении этой силы. Следовательно, работа \(W\) можно выразить формулой \(W = Fd\), где \(F\) - сила, действующая на объект, и \(d\) - расстояние, на которое смещается объект.

Теперь давайте рассмотрим каждый из предложенных вариантов и определим, выполняет ли сила тяжести работу в каждом из них.

А) Мяч находится на земле - в этом случае сила тяжести действует на мяч, но мяч не перемещается. Расстояние \(d\) равно нулю, поэтому работа также равна нулю.

Б) Мяч скатывается по земле - когда мяч скатывается, сила тяжести действует на него и перемещает его в направлении силы. Таким образом, сила тяжести выполняет работу, потому что она приложена к объекту и вызывает его перемещение.

В) Яблоко выпадает с яблони - аналогично предыдущему примеру, сила тяжести здесь приложена к яблоку и вызывает его перемещение. Сила тяжести выполняет работу.

Г) Штангист поддерживает на плечах тяжелую штангу - в этом случае штангист поддерживает штангу на плечах, но не перемещает ее в направлении силы тяжести. Расстояние \(d\) равно нулю, поэтому работа также равна нулю.

Д) Человек переносит тяжелый чемодан по горизонтальной дороге - здесь сила тяжести не играет роли, так как она направлена вертикально вниз, а перемещение чемодана осуществляется в горизонтальном направлении. Сила тяжести не выполняет работу в этом случае.

Таким образом, по вариантам А), Б) и В) сила тяжести выполняет работу, а по вариантам Г) и Д) - нет.

Теперь перейдем ко второму вопросу. Для решения нам дается скорость и сила, с которой поднимается груз на башенном кране. Нам нужно найти работу \(W\) двигателя крана.

Формула для работы связана с силой и перемещением объекта. В данном случае сила, приложенная двигателем крана, равна 40 кН, а скорость перемещения груза равна 0,5 м/с. Расстояние \(d\) пока неизвестно, но мы можем найти его, используя скорость и время.

Так как скорость равна перемещению за единицу времени, мы можем воспользоваться формулой скорости \(v = \frac{d}{t}\). Переставляя формулу, мы получаем \(d = v \cdot t\).

Теперь мы можем подставить известные значения и рассчитать расстояние \(d\): \(d = 0.5 \, \text{м/с} \cdot 30 \, \text{сек} = 15 \, \text{м}\).

Теперь, когда у нас есть значение расстояния \(d\), мы можем найти работу \(W\), используя формулу \(W = Fd\). Подставляя известные значения, получаем \(W = 40 \, \text{кН} \cdot 15 \, \text{м} = 600 \, \text{кДж}\).

Таким образом, двигатель крана совершает работу в размере 600 кДж.