Яка сила виконує корисну роботу під час падіння 4-кілограмового каменя з висоти 5 метрів?

Misticheskaya_Feniks

29

Определение силы, выполняющей полезную работу, происходит с помощью формулы: работа равна произведению пути и силы, приложенной в направлении этого пути. В данной задаче у нас есть камень массой 4 килограмма, который падает с высоты 5 метров. Нам нужно найти силу, выполняющую полезную работу.

Сначала найдем потенциальную энергию, которая превращается в работу при падении камня с высоты. Формула для потенциальной энергии в данном случае будет выглядеть так:

\[E_{\text{п}} = m \cdot g \cdot h\]

где \(m\) - масса камня, \(g\) - ускорение свободного падения, \(h\) - высота падения.

Ускорение свободного падения вблизи поверхности Земли обычно принимают равным примерно 9,8 м/с². Подставим известные значения в формулу:

\[E_{\text{п}} = 4 \, \text{кг} \cdot 9,8 \, \text{м/с²} \cdot 5 \, \text{м} = 196 \, \text{Дж}\]

Теперь найдем силу, выполняющую работу. Для этого воспользуемся формулой для работы:

\[W = F \cdot s\]

где \(W\) - работа, \(F\) - сила, \(s\) - перемещение по направлению силы.

Поскольку в данном случае камень падает вертикально вниз, сила будет направлена вниз и совпадать с весом камня. Формула для силы будет выглядеть так:

\[F = m \cdot g\]

Подставим известные значения:

\[F = 4 \, \text{кг} \cdot 9,8 \, \text{м/с²} = 39,2 \, \text{Н}\]

То есть, сила, выполняющая полезную работу при падении 4-килограммового камня с высоты 5 метров, составляет 39,2 Ньютон. Силу можно рассматривать как потраченную работу на перемещение камня по вертикали.