Какое ускорение имело тело массой 2,5 кг при равноускоренном подъеме на высоту 2 метра, если работа, совершенная при этом, составила 60 Дж?

Физика 10 класс Работа и энергия в механике ускорение Тело масса равноускоренный подъем высота работа физика 60 Дж 2,5 кг 2 метра Новый

Чтобы найти ускорение тела при равноускоренном подъеме, нам нужно использовать закон сохранения энергии и формулу работы.

Работа, совершенная над телом, связана с изменением его потенциальной энергии. Потенциальная энергия (U) на высоте h рассчитывается по формуле:

U = m * g * h

где:

• m - масса тела (в нашем случае 2,5 кг),
• g - ускорение свободного падения (примерно 9,81 м/с²),
• h - высота (в нашем случае 2 метра).

Теперь найдем потенциальную энергию, которую тело получит на высоте 2 метра:

1. U = 2,5 кг * 9,81 м/с² * 2 м = 49,05 Дж.

Однако, нам известно, что работа, совершенная при подъеме, составила 60 Дж. Это значит, что на работу, равную 60 Дж, также влияет и сила, которая поднимает тело, и ускорение, с которым оно движется.

Работа (A), совершенная над телом, также может быть выражена через силу (F) и расстояние (s):

A = F * s

где:

• s - расстояние (в нашем случае это высота подъема, 2 метра).

Сила, действующая на тело, равна сумме силы тяжести и силы, необходимой для достижения ускорения:

F = m * g + m * a

Подставим это в уравнение работы:

A = (m * g + m * a) * s

Теперь мы можем выразить ускорение (a) через работу:

1. 60 Дж = (2,5 кг * 9,81 м/с² + 2,5 кг * a) * 2 м.
2. 60 Дж = (24,525 кг·м/с² + 2,5 кг * a) * 2 м.
3. 60 Дж = 49,05 Дж + 5 кг * a.
4. 60 Дж - 49,05 Дж = 5 кг * a.
5. 10,95 Дж = 5 кг * a.
6. a = 10,95 Дж / 5 кг = 2,19 м/с².

Таким образом, ускорение тела при равноускоренном подъеме составило 2,19 м/с².