Дано:
1. Масса бруска (m) = 10 кг
2. Высота подъема (h) = 20 м
3. Сила натяжения троса (F) = 150 Н
4. Ускорение свободного падения (g) ≈ 9,81 м/с²
Найти:
1. Изменение потенциальной энергии (ΔU).
2. Работа, совершаемая силой натяжения троса (Aнатяжение).
3. Работа, совершаемая равнодействующей сил (Aравнодействующая).
4. Кинетическая энергия бруска в конце подъема (K).
Решение:
1. Изменение потенциальной энергии (ΔU) можно найти по формуле:
ΔU = m * g * h.
Подставим значения:
ΔU = 10 кг * 9,81 м/с² * 20 м = 1962 Дж.
2. Работа, совершаемая силой натяжения троса (Aнатяжение):
Aнатяжение = F * h.
Подставим значения:
Aнатяжение = 150 Н * 20 м = 3000 Дж.
3. Работа, совершаемая равнодействующей сил (Aравнодействующая):
Равнодействующая сила (Fравнодействующая) = F - m * g.
Fравнодействующая = 150 Н - (10 кг * 9,81 м/с²) = 150 Н - 98,1 Н = 51,9 Н.
Теперь найдем работу:
Aравнодействующая = Fравнодействующая * h.
Подставим значения:
Aравнодействующая = 51,9 Н * 20 м = 1038 Дж.
4. Кинетическая энергия бруска в конце подъема (K) определяется как:
K = Aнатяжение - ΔU.
Подставим значения:
K = 3000 Дж - 1962 Дж = 1038 Дж.
Ответ:
1. Изменение потенциальной энергии бруска составляет 1962 Дж.
2. Работа, совершаемая силой натяжения троса, составляет 3000 Дж.
3. Работа, совершаемая равнодействующей сил, составляет 1038 Дж.
4. Кинетическая энергия бруска в конце подъема составляет 1038 Дж.