1. В каком случае совершается механическая работа? Приведите примеры.
Механическая работа совершается, когда сила действует на тело, и оно перемещается в направлении этой силы. Пример: работа при подъёме груза.
2. Какие тела обладают кинетической энергией; потенциальной?
Тела обладают кинетической энергией, если они находятся в движении, а потенциальной — если находятся на некоторой высоте или в поле силы, например, в поле тяжести.
3. Сформулируйте теорему об изменении кинетической энергии.
Теорема об изменении кинетической энергии: изменение кинетической энергии тела равно работе всех сил, действующих на это тело.
4. Какие силы называют потенциальными?
Потенциальными называются силы, работа которых зависит от положения тела в силовом поле (например, сила тяжести).
5. Сформулируйте закон сохранения полной механической энергии.
Закон сохранения полной механической энергии: если на систему не действуют внешние силы, полная механическая энергия (сумма кинетической и потенциальной энергии) остаётся постоянной.
1. Какую работу совершит человек, равномерно передвигая тумбу по полу на 2 м, если масса тумбы 50 кг, а коэффициент трения 0,02?
Работа рассчитывается по формуле: работа = сила × расстояние. Сила трения: F = μ × m × g, где μ = 0,02, m = 50 кг, g = 10 м/с². Работа = 0,02 × 50 × 10 × 2 = 20 Дж.
2. Какую работу приходится совершать хозяину, удерживая собаку на дорожке длиной 10 м (см. рис. 43, б)? Считать, что собака натягивает поводок с силой 30 Н, а угол, который составляет натянутый поводок с горизонталью, равен 60°.
Дано: F = 30 Н (сила натяжения), α = 60° (угол между поводком и горизонталью), L = 10 м (длина дорожки), A = ? (работа).
Работа определяется как: A = F * L * cos(α).
Подставим значения: A = 30 * 10 * cos(60°). cos(60°) = 0.5, поэтому: A = 30 * 10 * 0.5 = 150 Дж.
Ответ: работа равна 150 Дж.
3. Какую начальную скорость нужно сообщить мячу, бросая его вниз с некоторой высоты h, чтобы мяч после удара о пол поднялся на высоту, в 2 раза большую?
Для того чтобы мяч, после удара о пол, поднялся на высоту, в два раза большую, начальная скорость должна быть такой, чтобы кинетическая энергия при ударе преобразовалась в потенциальную энергию на высоте, в два раза превышающей начальную. Для этого используется формула: V = √(2gh), где g — ускорение свободного падения, h — высота, на которую должен подняться мяч. Это и будет искомой начальной скоростью.
4. Какую скорость приобретёт шарик массой 2,5 г, вылетая из ствола детского пружинного пистолета, если перед выстрелом пружину жёсткостью 800 Н/м сжали на 5 см?
Рассчитаем скорость шарика по закону сохранения энергии:
Из закона: m * V² / 2 = k * x² / 2.
Выразим скорость: V = x * √(k / m).
Подставим значения: V = 0.05 * √(800 / 0.0025), V = 0.05 * √(320000), V = 0.05 * 565.7, V ≈ 28.3 м/с.
Ответ: скорость шарика составляет 28.3 м/с.
5. Какую работу совершает мальчик массой 50 кг, поднимаясь по канату на высоту 3 м?
Работа = m × g × h, где m = 50 кг, g = 10 м/с², h = 3 м. Работа = 50 × 10 × 3 = 1500 Дж.