Дано:
1. Масса бруска (m) = 20 кг.
2. Высота спуска (h) = 10 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 тяжести (Aтяж).
3. Работа, совершаемая равнодействующей сил (Aравнодействующая).
4. Кинетическая энергия бруска в конце спуска (K).
Решение:
1. Изменение потенциальной энергии (ΔU) можно найти по формуле:
ΔU = m * g * h.
Подставим значения:
ΔU = 20 кг * 9,81 м/с² * 10 м = 1962 Дж.
2. Работа, совершаемая силой тяжести (Aтяж):
Aтяж = m * g * h = 20 кг * 9,81 м/с² * 10 м = 1962 Дж.
3. Сила тяжести (Fтяж) равна:
Fтяж = m * g = 20 кг * 9,81 м/с² = 196,2 Н.
Равнодействующая сила (Fравнодействующая) = Fтяж - F:
Fравнодействующая = 196,2 Н - 150 Н = 46,2 Н.
Теперь найдем работу, совершаемую равнодействующей сил (Aравнодействующая):
Aравнодействующая = Fравнодействующая * h = 46,2 Н * 10 м = 462 Дж.
4. Кинетическая энергия бруска в конце спуска (K) определяется как:
K = Aтяж - ΔU = 1962 Дж - 1962 Дж + Aравнодействующая.
K = Aравнодействующая = 462 Дж.
Ответ:
1. Изменение потенциальной энергии бруска составляет 1962 Дж.
2. Работа, совершаемая силой тяжести, составляет 1962 Дж.
3. Работа, совершаемая равнодействующей сил, составляет 462 Дж.
4. Кинетическая энергия бруска в конце спуска составляет 462 Дж.