По льду озера санки весом 20Н переместили на 10 м. Чему равна работа силы тяжести на этом пути?

Для того чтобы разобраться с этой задачей, нужно вспомнить основные понятия, связанные с работой силы.

1. Что такое работа силы? Работа силы — это физическая величина, которая характеризует действие силы на тело в процессе его перемещения. Работа определяется как скалярное произведение силы и перемещения тела. Математически работа $ A $ записывается как: $$ A = F \cdot s \cdot \cos{\alpha}, $$ где:
2. $ F $ — модуль силы, действующей на тело (в Ньютонах),
3. $ s $ — пройденное телом расстояние (в метрах),

4. $ \alpha $ — угол между направлением силы и направлением перемещения.

5. Условия, при которых работа может быть равна нулю:

   • Если сила $ F $ равна нулю (нет приложения силы).
   • Если перемещение $ s $ равно нулю (тело не перемещается).
   • Если сила действует перпендикулярно направлению движения ($ \cos{\alpha} = \cos{90^\circ} = 0 $).

6. Сила тяжести:
   Сила тяжести — это сила, с которой Земля притягивает тело. Её значение можно вычислить по формуле:
   $$ F_\text{тяж} = m \cdot g, $$
   где:

7. $ m $ — масса тела (в килограммах),

8. $ g $ — ускорение свободного падения (приблизительно $ 9,8 \, \text{м/с}^2 $).

В данной задаче сила тяжести уже указана в виде веса $ P $, который равен $ 20 \, \text{Н} $. Вес численно равен силе тяжести:
$$ P = F_\text{тяж}. $$

1. Анализ направления сил и перемещения:
   В данной задаче санки перемещаются по горизонтальной поверхности (льду озера). Сила тяжести направлена вертикально вниз, а перемещение санок происходит горизонтально. Следовательно, угол между направлением силы тяжести и направлением перемещения равен $ 90^\circ $ (то есть сила тяжести перпендикулярна пути).

2. Влияние угла $ \alpha $ на работу:
   Поскольку угол $ \alpha = 90^\circ $, то значение косинуса этого угла:
   $$ \cos{90^\circ} = 0. $$

Используя формулу работы, становится понятно, что сила тяжести не выполняет никакой работы, так как её направление перпендикулярно перемещению.

1. Вывод: Работа силы тяжести в данной задаче будет равна нулю независимо от веса санок или длины пути, так как направление силы тяжести и направление перемещения взаимно перпендикулярны.