Какой модуль перемещения равномерно движущегося груза массой 100 кг по горизонтальной поверхности, если приложенная к нему горизонтально направленная сила совершила работу 4,5 кДж? При этом коэффициент трения между грузом и поверхностью составляет 0,15. Какую работу совершили сила трения и сила тяжести, действующие на груз? Какова работа равнодействующей силы?

Физика 8 класс Работа и энергия в механике модуль перемещения равномерное движение работа силы груз 100 кг сила трения коэффициент трения работа тяжести равнодействующая сила Новый

Для решения этой задачи нам нужно рассмотреть несколько этапов. Начнем с определения модуля перемещения груза, а затем перейдем к расчету работы сил трения и тяжести, а также работы равнодействующей силы.

Шаг 1: Определение модуля перемещения

Работа, совершенная силой, определяется по формуле:

А = F * s * cos(α)

где:

• А - работа (в Джоулях),
• F - сила (в Ньютонах),
• s - перемещение (в метрах),
• α - угол между направлением силы и направлением перемещения.

В нашем случае сила направлена горизонтально, и угол α равен 0 градусов, поэтому cos(0) = 1. Таким образом, формула упрощается до:

А = F * s

Из условия задачи мы знаем, что работа, совершенная приложенной силой, равна 4,5 кДж, что составляет 4500 Дж. Теперь, чтобы найти перемещение s, нам нужно знать силу F.

Сила F, приложенная к грузу, должна преодолевать силу трения. Сила трения определяется по формуле:

Fт = μ * N

где:

• Fт - сила трения (в Ньютонах),
• μ - коэффициент трения (безразмерная величина),
• N - нормальная сила (в Ньютонах), которая равна mg, где m - масса груза, g - ускорение свободного падения (примерно 9,81 м/с²).

В нашем случае масса груза m = 100 кг, следовательно:

N = m * g = 100 кг * 9,81 м/с² = 981 Н.

Теперь подставим значение нормальной силы в формулу для силы трения:

Fт = μ * N = 0,15 * 981 Н = 147,15 Н.

Теперь мы можем выразить силу F:

F = Fт + Fд, где Fд - это сила, которая движет груз. Однако в нашем случае мы знаем, что работа равна 4500 Дж, и можем найти перемещение:

4500 Дж = F * s.

Сила F, как минимум, должна быть равна силе трения, чтобы груз двигался равномерно, то есть F = Fт. Подставим значение:

4500 Дж = 147,15 Н * s.

Теперь решим уравнение относительно s:

s = 4500 Дж / 147,15 Н ≈ 30,6 м.

Шаг 2: Работа силы трения

Работа силы трения определяется по формуле:

Ат = - Fт * s.

Знак минус указывает на то, что работа силы трения противодействует движению. Подставим известные значения:

Ат = - 147,15 Н * 30,6 м ≈ -4500 Дж.

Шаг 3: Работа силы тяжести

Сила тяжести действует вертикально вниз, а перемещение у нас горизонтальное, поэтому работа силы тяжести равна нулю:

Атяж = 0 Дж.

Шаг 4: Работа равнодействующей силы

Работа равнодействующей силы равна сумме работ всех сил, действующих на груз. В данном случае это работа приложенной силы и работа силы трения:

Аравн = А + Ат.

Аравн = 4500 Дж - 4500 Дж = 0 Дж.

Итак, подводим итоги:

• Модуль перемещения груза: s ≈ 30,6 м.
• Работа силы трения: Ат ≈ -4500 Дж.
• Работа силы тяжести: Атяж = 0 Дж.
• Работа равнодействующей силы: Аравн = 0 Дж.