Ящик тянут по земле веревку. Механическая работа, мощность
1. с постоянной по модулю скоростью. Работа силы тяги за один оборот по окружности Чему равен модуль силы трения, действующей на ящик со стороны земли? (Ответ дайте в ньютонах.)
2.
Ящик тянут по земле за веревку по горизонтальной окружности длиной 
с постоянной по модулю скоростью. Работа силы тяги за один оборот по окружности 
Чему равен модуль силы трения, действующей на ящик со стороны земли? (Ответ дайте в ньютонах.)
3.
Ящик тянут по земле за веревку по горизонтальной окружности длиной 
с постоянной по модулю скоростью. Модуль силы трения, действующей на ящик со стороны земли равен 80 H. Чему равна работа силы тяги за один оборот? (Ответ дайте в кДж.)
4.
Ящик тянут по земле за веревку по горизонтальной окружности длиной 
с постоянной по модулю скоростью. Модуль силы трения, действующей на ящик со стороны земли равен 50 Н. Чему равна работа силы тяги за один оборот? (Ответ дайте в кДж.)
5.
F
Вектор силы F
F
равен 30 Н. Какую работу при этом перемещении в системе отсчета, связанной с наклонной плоскостью, совершила сила F
6.
Тело массой 2 кг под действием силы F
перемещается вверх по наклонной плоскости на расстояние расстояние тела от поверхности Земли при этом увеличивается на
Вектор силы F направлен параллельно наклонной плоскости, модуль силы F равен 30 Н. Какую работу при этом перемещении совершила сила тяжести? (Ответ дайте в джоулях.) Ускорение свободного падения примите равным коэффициент трения
7.
Тело массой 2 кг под действием силы F
перемещается вверх по наклонной плоскости на расстояние расстояние тела от поверхности Земли при этом увеличивается на
Вектор силы направлен параллельно наклонной плоскости, модуль силы F равен 30 Н. Какую работу при этом перемещeнии совершила сила F против действия силы трения? (Ответ дайте в джоулях.) Ускорение свободного падения примите равным коэффициент трения
8.
Тело массой 2 кг под действием силы F
перемещается вверх по наклонной плоскости на расстояние 5 м, расстояние тела от поверхности Земли при этом увеличивается на 3 м. Вектор силы F
направлен параллельно наклонной плоскости, модуль силы F
равен 30 Н. Какую работу при этом перемещении в системе отсчета, связанной с наклонной плоскостью, совершила сила трения? (Ответ дайте в джоулях.) Ускорение свободного падения коэффициент трения
9.
Брусок массой m
перемещается на расстояние s
по прямой на горизонтальной поверхности под действием силы F
, направленной под углом к горизонту. Коэффициент трения равен Работа силы тяжести бруска на этом пути равна
10.
F
F
направлен параллельно наклонной плоскости, модуль силы F
равен 20 Н. Какую работу при этом перемещении в системе отсчета, связанной с наклонной плоскостью, совершила сила F
? (Ответ дайте в джоулях.) Ускорение свободного падения примите равным коэффициент трения
11.
Тело массой 3 кг под действием силы F
перемещается вниз по наклонной плоскости на расстояние расстояние тела от поверхности Земли при этом уменьшается на
Вектор силы F направлен параллельно наклонной плоскости, модуль силы F равен 20 Н. Какую работу при этом перемещении совершила сила тяжести? (Ответ дайте в джоулях.) Ускорение свободного падения примите равным коэффициент трения
12.
Тело массой 3 кг под действием силы F
перемещается вниз по наклонной плоскости на расстояние расстояние тела от поверхности Земли при этом уменьшается на Вектор силы F
направлен параллельно наклонной плоскости, модуль силы F
равен 20 Н. Какую работу при этом перемещении в системе отсчёта, связанной с наклонной плоскостью, совершила сила трения? (Ответ дайте в джоулях.) Ускорение свободного падения примите равным коэффициент трения
13. Лебедка равномерно поднимает груз массой 200 кг на высоту 3 м за 5 с. Какова мощность двигателя лебедки? (Ответ дайте в ваттах.) Ускорение свободного падения принять равным 10 м/с 2 .
14. Человек взялся за конец лежащего на земле однородного стержня длиной 2 м и массой 100 кг и поднял этот конец на высоту 1 м. Какую работу он совершил
15. Под действием силы тяги в 1 000 H автомобиль движется с постоянной скоростью Какова мощность двигателя? (Ответ дайте в кВт.)
16. Какую мощность развивает двигатель подъемного механизма крана, если он равномерно поднимает плиту массой 600 кг на высоту 4 м за 3 с? (Ответ дайте в кВт.) Ускорение свободного падения принять равным 10 м/с 2 .
17. Тело движется вдоль оси ОХ под действием силы F = 2 Н, направленной вдоль этой оси. На рисунке приведён график зависимости проекции скорости v x тела на эту ось от времени t . Какую мощность развивает эта сила в момент времени t = 3 с? (Ответ дайте в ваттах.)
18. Механическая энергия системы изменилась от величины 5 Дж до величины –3 (минус 3) Дж. Это означает, что на данную механическую систему действовали внешние силы. Какова работа этих сил? (Ответ дайте в джоулях.)
19. Механическая энергия системы изменилась от величины -5 Дж до величины 3 Дж. Это означает, что на данную механическую систему действовали внешние силы. Какова работа этих сил? (Ответ дайте в джоулях.)
20.
21.
Сани равномерно перемещают по горизонтальной плоскости с переменным коэффициентом трения. На рисунке изображён график зависимости модуля работы силы от пройденного пути
Каково отношение максимального коэффициента трения к минимальному на пройденном пути?
22. Небольшое тело массой 200 г свободно соскальзывает вниз по гладкой наклонной плоскости вдоль оси Ox . В таблице приведена зависимость проекции v x скорости этого тела от времени t . Какую работу совершит сила тяжести к моменту, к которому тело пройдёт путь 1 м? (Ответ дайте в джоулях.)
24. Телу массой 0,2 кг сообщили вертикально направленную начальную скорость 10 м/с. Пренебрегая сопротивлением воздуха, определите модуль средней мощности силы тяжести, действовавшей на тело во время подъёма до максимальной высоты. (Ответ дайте в Н·м/с.) Ускорение свободного падения считать равным 10 м/с 2 .
25. Кусок льда массой 2 кг упал без начальной скорости на землю с крыши высотой 5 м. Пренебрегая сопротивлением воздуха, определите среднюю мощность силы тяжести, действовавшей на тело во время падения. (Ответ дайте в ваттах.) Ускорение свободного падения считать равным 10 м/с 2 .
26.
Брусок массой 5 кг равномерно перемещают по горизонтальной поверхности со скоростью 1 м/с, прикладывая к нему постоянную силу 4 Н, направленную под углом 60° к горизонту. Чему равна мощность силы F
? (Ответ дайте в ваттах.)
27.
Брусок массой 2 кг равномерно перемещают по горизонтальной поверхности со скоростью 0,4 м/с, прикладывая к нему постоянную силу 5 Н, направленную под углом 60° к горизонту. Чему равна мощность силы F
? (Ответ дайте в ваттах.)
28. Телу массой 2 кг, находящемуся у основания шероховатой наклонной плоскости, сообщили начальную скорость 3 м/с в направлении вверх вдоль наклонной плоскости. Через некоторое время тело вернулось в исходную точку, имея втрое меньшую кинетическую энергию. Какую работу совершила сила трения за время движения тела? (Ответ дайте в джоулях.)
29. Телу массой 1 кг, находящемуся у основания шероховатой наклонной плоскости, сообщили начальную скорость 2 м/с в направлении вверх вдоль наклонной плоскости. Через некоторое время тело вернулось в исходную точку, имея вдвое меньшую кинетическую энергию. Какую работу совершила сила трения за время движения тела?
30.
A
ABC
полета камня.
B C ? (Ответ дайте в джоулях.) Ускорение свободного падения принять равным 10 м/с 2 .
31.
Мальчик бросил камень массой 100 г под углом к горизонту из точки A
. На рисунке в некотором масштабе изображена траектория ABC
полета камня.
Сопротивление воздуха пренебрежимо мало. В точке B траектории модуль скорости камня был равен 8 м/с. Какую кинетическую энергию имел камень в точке A ? (Ответ дайте в джоулях.) Ускорение свободного падения принять равным 10 м/с 2 .
Тело тащат по шероховатой горизонтальной поверхности с постоянной скоростью модуль которой равен 0,5 м/с, прикладывая к нему силу так, как показано на рисунке. При этом модуль действующей на тело силы трения скольжения равен 18 Н. Чему равна мощность, развиваемая силой ? Ответ выразите в ваттах.
Тело тащат по шероховатой горизонтальной поверхности с постоянной скоростью модуль которой равен 1,5 м/с, прикладывая к нему силу так, как показано на рисунке. При этом модуль действующей на тело силы трения скольжения равен 16 Н. Чему равна мощность, развиваемая силой ? Ответ выразите в ваттах.
Тело массой 2 кг под действием силы F перемещается вверх по наклонной плоскости на расстояние расстояние тела от поверхности Земли при этом увеличивается на
Вектор силы F направлен параллельно наклонной плоскости, модуль силы F равен 30 Н. Какую работу при этом перемещении совершила сила тяжести? (Ответ дайте в джоулях.) Ускорение свободного падения примите равным коэффициент трения
Решение.
Работа силы определяется как скалярное произведение вектора силы и вектора перемещения тела. Следовательно, сила тяжести при подъеме тела вверх по наклонной плоскости совершила работу ( - угол при основании наклонной плоскости)
Ответ: −60.
Альтернативный способ решения.
Сила тяжести относится к типу сил, называемых потенциальными. Эти силы обладают таким свойством, что их работа по любому замкнутому пути всегда равна нулю (это можно считать определением). В качестве других примеров потенциальных сил можно упомянуть силу упругости, подчиняющуюся закону Гука кулоновскую силу взаимодействия зарядов силу всемирного тяготения (как обобщение простой силы тяжести) Примером непотенциальной силы, то есть не обладающей вышеописанным свойством, может служить, например, сила трения.
Как легко заметить, для всех сил, которые здесь названы потенциальными определена величина потенциальной энергии: - для силы тяжести, - для силы упругости, - для сил кулоновского взаимодействия, и, наконец, - для силы всемирного тяготения. Оказывается, что именно замечательное свойство потенциальных сил, легшее в основу их определения, и позволяется ввести для них понятия соответствующих потенциальных энергий. В общем случае это делается следующим образом. Пусть при переносе тела из точки 1 в точку 2 потенциальная сила совершила работу Тогда, по определению, говорят, что разность значений соответствующей потенциальной энергии в точках 2 и 1 равна Поскольку это определение содержит всегда только разность потенциальных энергий в двух точках, потенциальная энергия всегда оказывается определенной с точностью до константы. Это должен быть хорошо известный вам факт. Применим теперь это к данной задаче.
Нам требуется найти работу силы тяжести, для силы тяжести мы знаем, что такое потенциальная энергия. По выписанной ранее формуле получаем. Что искомая работа равна изменению потенциальной энергии тела, взятой со знаком минус. Высота тела над поверхностностью Земли увеличилась на следовательно его энергия увеличилась на
А значит, работа силы тяжести равна
В качестве закрепления материала, предлагаю рассмотреть следующую задачу. С поверхности Земли стартует ракета массой Определите, какую работу совершит сила притяжения со стороны Земли к тому моменту, когда ракета будет находиться на расстоянии двух земных радиусов от центра Земли.
Решение.
Использовать в лоб формулу «» не удастся, поскольку сила притяжения уменьшается по мере удаления от Земли, единственный шанс применить эту формулу - начать интегрировать. Мы это оставим и попробуем ещё раз применить наши знания. Сила притяжения к Земле является потенциальной. Для неё мы знаем величину потенциальной энергии. Определим на сколько изменится потенциальная энергия ракеты.
Следовательно, сила притяжения совершила работу
Как и ожидалось, эта работа отрицательна.
Пример для самостоятельного разбора:
Пружина жесткостью 10 Н/м растянута на 5 см, какую работу совершит сила упругости при её растяжении ещё на 5 см?