Вопрос школьника
По наклонной плоскости длиной l= 80 см поднимают равномерно брусок массой 102 г. При этом измеряют силу F1, приложенную к бруску вдоль наклонной плоскости, и меняют высоту h наклонной плоскости. Полученные результаты измерений занесены в таблицу.
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо использовать законы механики, а именно закон сохранения энергии и закон Ньютона второго закона.
Закон сохранения энергии гласит, что полная механическая энергия системы сохраняется при отсутствии внешних сил, работа которых не равна нулю. В данном случае, работа внешних сил не равна нулю, так как сила F1 приложена к бруску вдоль наклонной плоскости, поэтому полная механическая энергия системы не сохраняется.
Закон Ньютона второго закона гласит, что сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на его ускорение. В данном случае, брусок поднимается равномерно, то есть его ускорение равно нулю, следовательно, сила, действующая на брусок, равна силе тяжести, которая определяется формулой F = mg, где m — масса бруска, g — ускорение свободного падения.
Таблица измерений:
| h, см | F1, Н |
|——-|——-|
| 10 | 0.2 |
| 20 | 0.4 |
| 30 | 0.6 |
| 40 | 0.8 |
| 50 | 1.0 |
Для определения работы силы F1 необходимо умножить силу на перемещение, то есть W = F1 * l * sinα, где α — угол наклона плоскости к горизонту. Так как угол наклона плоскости не указан, предположим, что он равен 30 градусам.
Тогда для каждого значения h можно определить силу тяжести и работу силы F1:
| h, см | F1, Н | Fтяж, Н | W, Дж |
|——-|——-|———|——-|
| 10 | 0.2 | 0.1 | 0.017 |
| 20 | 0.4 | 0.2 | 0.034 |
| 30 | 0.6 | 0.3 | 0.051 |
| 40 | 0.8 | 0.4 | 0.068 |
| 50 | 1.0 | 0.5 | 0.085 |
Таким образом, можно сделать вывод, что работа силы F1 увеличивается с увеличением высоты h наклонной плоскости. Это связано с тем, что при подъеме бруска на большую высоту необходимо преодолеть большее сопротивление силы тяжести, что требует большей работы со стороны силы F1.
