Сравните работы, совершаемые при перемещении груза на 2 м под действием силы 30 Н и при перемещении груза на 4 м под действием силы 15 Н.
Дано:
$S_{1} = 2 м$;
$F_{1} = 30 Н$;
$S_{2} = 4 м$;
$F_{2} = 15 Н$.
Найти:
$A_{1} > A_{2}$ − ?
Решение:
A = FS;
$A_{1} = 30 * 2 = 60$ Дж;
$A_{2} = 15 * 4 = 60$ Дж;
$A_{1} = A_{2}$.
Ответ: работы, совершаемые при перемещении груза, равны.
Для решения задачи, связанной с работой силы, необходимо разобраться в основных теоретических аспектах, которые определяют работу силы в физике. В рамках программы 7 класса это включает понятие работы силы, её вычисление и зависимости от силы, перемещения и угла между ними.
Определение работы силы
Работа силы — это физическая величина, которая измеряет взаимодействие силы с перемещением тела. Если тело перемещается под действием силы, то эта сила совершает работу. Работа характеризуется тем, что она зависит не только от размера силы и перемещения, но также от того, как направлены сила и движение относительно друг друга.
Формула работы силы
Работа силы $ A $ рассчитывается по следующей формуле:
$$
A = F \cdot s \cdot \cos \alpha,
$$
где:
− $ A $ — работа силы (в джоулях, $ \text{Дж} $),
− $ F $ — сила (в ньютонах, $ \text{Н} $),
− $ s $ — перемещение (в метрах, $ \text{м} $),
− $ \alpha $ — угол между направлением силы и направлением перемещения (в градусах или радианах),
− $ \cos \alpha $ — косинус угла $ \alpha $.
Особенности работы силы
1. Если сила направлена вдоль перемещения ($ \alpha = 0 $), то $ \cos 0 = 1 $, и формула работы упрощается до:
$$
A = F \cdot s.
$$
Это самый простой случай, когда сила действует в направлении движения.
Если сила перпендикулярна перемещению ($ \alpha = 90^\circ $), то $ \cos 90^\circ = 0 $, и работа силы равна нулю:
$$
A = 0.
$$
Примером такой ситуации может быть сила тяжести, действующая вертикально, при горизонтальном движении тела.
Если угол $ \alpha $ между силой и перемещением отличается от $ 0^\circ $ или $ 90^\circ $, то работа силы будет частичной, в зависимости от косинуса угла.
Работа силы измеряется в джоулях ($ \text{Дж} $).
1 Джоуль — это работа, совершаемая силой в 1 Ньютон при перемещении тела на расстояние 1 метр в направлении действия силы.
Для расчета работы в задаче важно знать следующие величины:
1. Сила ($ F $) — указана в задаче.
2. Перемещение ($ s $) — тоже известно.
3. Угол ($ \alpha $) — если не сказано, то предполагается, что сила действует вдоль перемещения ($ \alpha = 0 $).
Если сила указана в ньютонах ($ \text{Н} $), а перемещение — в метрах ($ \text{м} $), то работу можно рассчитать непосредственно по упрощённой формуле $ A = F \cdot s $, если $ \alpha = 0^\circ $.
Для сравнения работ нужно найти работу в каждом из случаев и сравнить их величины. Работу необходимо вычислять, подставляя значения силы и перемещения в соответствующую формулу.
В первом случае работа определяется как произведение силы $ F_1 = 30 \, \text{Н} $ и перемещения $ s_1 = 2 \, \text{м} $:
$$
A_1 = F_1 \cdot s_1.
$$
Во втором случае работа определяется аналогично, но с другой силой $ F_2 = 15 \, \text{Н} $ и другим перемещением $ s_2 = 4 \, \text{м} $:
$$
A_2 = F_2 \cdot s_2.
$$
После вычисления работы для каждого случая их можно сравнить, чтобы определить, какая из сил совершила больший вклад.
Обратите внимание: если направления силы и перемещения совпадают, угол $ \alpha $ равен нулю, и работа рассчитывается просто как произведение силы и перемещения.
Пожауйста, оцените решение
