Для того чтобы определить работу силы тяжести, необходимо понять, что это за сила и как она действует на тело. Сила тяжести направлена вниз, к центру Земли, и её работа зависит от перемещения тела в вертикальном направлении.
В данном случае у нас есть два этапа перемещения тела:
- Горизонтальное перемещение на 5 метров.
- Подъем на высоту 5 метров.
Теперь рассмотрим каждый этап подробнее:
- Горизонтальное перемещение: Когда тело перемещается горизонтально, сила тяжести не выполняет работу, так как перемещение происходит в горизонтальном направлении, а сила тяжести направлена вниз. Работа силы тяжести рассчитывается по формуле:
- Работа = сила * перемещение * cos(угол). В данном случае угол между силой тяжести и направлением перемещения равен 90 градусам, поэтому cos(90) = 0.
- Таким образом, работа силы тяжести при горизонтальном перемещении равна:
- Работа = 10 кг * g * 5 м * 0 = 0 Дж. Здесь g - ускорение свободного падения, примерно равное 9.8 м/с², но оно не влияет на результат, так как работа равна нулю.
- Подъем на высоту 5 метров: Здесь работа силы тяжести будет рассчитана по той же формуле, но в этом случае тело поднимается вверх, и угол между направлением перемещения и силой тяжести равен 180 градусам. Cos(180) = -1.
- Работа силы тяжести в этом случае равна:
- Работа = 10 кг * g * 5 м * (-1) = -10 кг * 9.8 м/с² * 5 м = -490 Дж.
- Знак минус указывает на то, что работа силы тяжести направлена против перемещения тела.
Теперь подведем итог:
- Работа силы тяжести при горизонтальном перемещении = 0 Дж.
- Работа силы тяжести при подъеме = -490 Дж.
Таким образом, общая работа силы тяжести для данного процесса равна -490 Дж.