На складе ящик массой 10 кг поднимают на полку на высоту 220 см, потом опускают на полку пониже, на высоту 0,8 м. Сколько полезной работы при этом совершается?
На сколько изменится потенциальная энергия ящика, если его переместят с верхней полки на нижнюю?
Ответы
Ответ: полезная работа, совершаемая при подъеме ящика на полку и его опускании на полку ниже, равна 294 Дж.
Объяснение: Для решения задачи нужно знать значение ускорения свободного падения g и использовать формулу для работы:
W = F * h,
где W - полезная работа, F - сила, h - высота подъема или опускания.
Ускорение свободного падения на Земле принимается равным g = 9,8 м/с².
Первоначально ящик поднимается на высоту h1 = 220 см = 2,2 м. Полезная работа, совершаемая при этом, равна:
W1 = F * h1,
где F - сила, которую нужно приложить, чтобы поднять ящик на полку. Сила F равна силе тяжести ящика:
F = m * g,
где m - масса ящика, g - ускорение свободного падения.
Подставляем численные значения:
F = 10 кг * 9,8 м/с² = 98 Н
W1 = 98 Н * 2,2 м = 215,6 Дж
Затем ящик опускают на высоту h2 = 0,8 м. Полезная работа, совершаемая при этом, равна:
W2 = F * h2,
где F - сила, с которой ящик опускается на полку. Сила F равна силе тяжести ящика:
F = m * g,
где m - масса ящика, g - ускорение свободного падения.
Подставляем численные значения:
F = 10 кг * 9,8 м/с² = 98 Н
W2 = 98 Н * 0,8 м = 78,4 Дж
Полезная работа, совершаемая при подъеме ящика и его опускании на полку, равна сумме работ:
W = W1 + W2 = 215,6 Дж + 78,4 Дж = 294 Дж