При вертикальном подъеме груза массой m = 4 кг на высоту h = 2 м. была совершена работа 88 Дж. Чему равно ускорение, с которым двигался груз? Все величины выражены в системе СИ.

• 1,2
• 4,9
• 9,8
• 11,0

Другие предметы Университет Законы Ньютона техническая механика работа и энергия вертикальный подъем груза ускорение груза физика для студентов система СИ задачи по механике университетская механика Новый

Для решения этой задачи нам нужно использовать закон сохранения энергии и формулы для работы и силы тяжести. Давайте разберем шаги решения.

1. Определим работу, совершенную против силы тяжести.

Работа, совершенная против силы тяжести, может быть рассчитана по формуле:

W = m * g * h

где:

• W - работа (в Джоулях),
• m - масса груза (в килограммах),
• g - ускорение свободного падения (примерно 9,81 м/с²),
• h - высота подъема (в метрах).
2. Подставим известные значения.

В нашем случае:

• m = 4 кг,
• h = 2 м,
• g = 9,81 м/с².

Подставляем в формулу:

W = 4 * 9,81 * 2 = 78,48 Дж.

3. Сравним полученную работу с заданной.

Задано, что работа составила 88 Дж. Это больше, чем работа, рассчитанная по формуле. Это означает, что на груз действовала не только сила тяжести, но и дополнительная сила, которая выполняла работу.

4. Определим дополнительную работу.

Дополнительная работа, совершенная над грузом, равна:

Wдоп = W - W = 88 - 78,48 = 9,52 Дж.

5. Теперь найдем ускорение.

Согласно второму закону Ньютона, сумма сил, действующих на груз, равна произведению массы на ускорение:

F = m * a.

Сила, действующая на груз, состоит из силы тяжести и дополнительной силы:

F = m * g + Fдоп.

Где Fдоп - это сила, соответствующая дополнительной работе:

Fдоп = Wдоп / h = 9,52 / 2 = 4,76 Н.

Теперь можем подставить все в формулу:

m * a = m * g + Fдоп.

Подставим известные значения:

4 * a = 4 * 9,81 + 4,76.

4a = 39,24 + 4,76 = 44 Н.

Теперь делим обе стороны на массу:

a = 44 / 4 = 11 м/с².

6. Ответ.

Таким образом, ускорение, с которым двигался груз, составляет 11 м/с².