Вопрос школьника
Какую силу надо приложить в направлении движения, чтобы поднять по наклонной плоскости тележку массой 2 кг, если высота наклонной плоскости 40 см, а ее длина 160 см? Трение не учитывайте.
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать законы механики, а именно закон сохранения энергии. При подъеме тележки на наклонной плоскости потенциальная энергия тележки увеличивается, а кинетическая энергия остается неизменной. Следовательно, работа, которую нужно совершить, чтобы поднять тележку, равна изменению потенциальной энергии.
Потенциальная энергия тележки на высоте h равна mgh, где m — масса тележки, g — ускорение свободного падения, h — высота наклонной плоскости. В данном случае m = 2 кг, g = 9,8 м/с², h = 0,4 м.
Потенциальная энергия тележки на вершине наклонной плоскости равна mgh = 2 * 9,8 * 0,4 = 7,84 Дж.
Чтобы поднять тележку на вершину наклонной плоскости, нужно совершить работу, равную изменению потенциальной энергии. Следовательно, сила, которую нужно приложить в направлении движения, равна работе, разделенной на расстояние подъема.
Расстояние подъема равно длине наклонной плоскости, т.е. L = 1,6 м.
Следовательно, сила, которую нужно приложить в направлении движения, равна работе, разделенной на расстояние подъема:
F = W / L,
где W — работа, которую нужно совершить, чтобы поднять тележку на вершину наклонной плоскости.
W = mgh = 7,84 Дж.
F = 7,84 / 1,6 = 4,9 Н.
Ответ: чтобы поднять тележку массой 2 кг на вершину наклонной плоскости высотой 40 см и длиной 160 см, нужно приложить силу 4,9 Н в направлении движения.
