Брусок массой \(m = 100 \, \text{г}\) поднимают из состояния покоя вертикально вверх с ускорением \(a = 1 \, \text{м/с}^2\). Чему будет равна кинетическая энергия бруска через время \(\Delta t = \, \text{с}\)? Какая работа при этом будет совершена силой тяжести?
Нахождение кинетической энергии бруска через 4 секунды:
Сначала определим скорость бруска через 4 секунды. С учетом того, что начальная скорость равна нулю (\( v_0 = 0 \)), используем формулу для скорости при равноускоренном движении:
\(v = v_0 + at = 0 + 1 \times 4 = 4 \, \text{м/с}.\)
Теперь вычислим кинетическую энергию, используя формулу:
\(E_k = \frac{1}{2} m v^2 = \frac{1}{2} \times 0,1 \times 4^2 = \frac{1}{2} \times 0,1 \times 16 = 0,8 \, \text{Дж}\).
Нахождение работы, совершенной силой тяжести:
Работа силы тяжести равна изменению потенциальной энергии. Так как брусок поднимается, работа силы тяжести будет отрицательной и равна:
\(A = - m g h,\)
где \( h \) — высота подъема. Для вычисления высоты используем формулу для пути при равноускоренном движении:
\(h = v_0 t + \frac{1}{2} a t^2 = 0 + \frac{1}{2} \times 1 \times 4^2 = 8 \, \text{м}.\)
Теперь найдем работу силы тяжести:
\(A = - 0,1 \times 10 \times 8 = -8 \, \text{Дж}\).
Ответ:
- Кинетическая энергия бруска через 4 секунды составляет \( 0,8 \, \text{Дж} \).
- Работа силы тяжести составляет \( -8 \, \text{Дж} \).
Решебник
"Физика - Учебник" по предмету Физика за 9 класс.
Aвторы:
Гутник Е.М., Иванов А.И., Перышкин И.М.
Задание
Брусок массой \(m = 100 \, \text{г}\) поднимают из состояния покоя вертикально вверх с ускорением \(a = 1 \, \text{м/с}^2\). Чему будет равна кинетическая энергия бруска через время \(\Delta t = \, \text{с}\)? Какая работа при этом будет совершена силой тяжести?