Каков модуль работы силы сопротивления при движении мяча вверх, если мяч с массой 200 г, находящийся в состоянии покоя

Тема урока: Работа и мощность

Разъяснение: Работа (W) представляет собой произведение силы, приложенной к объекту, на расстояние, на которое этот объект перемещается в направлении этой силы. В данной задаче мы должны найти модуль работы силы сопротивления при движении мяча вверх.

Работа может быть определена как разница механической энергии (ΔE = Eконечная - Eначальная), где Eконечная и Eначальная - значения механической энергии в конечной и начальной точках соответственно. Но в данной задаче сила сопротивления не сохраняет энергию, значит меняется только координата системы и система не является потенциальной.

Чтобы решить эту задачу, нужно найти работу, совершаемую силой сопротивления при движении мяча вверх. Поскольку закон сохранения энергии не выполняется, работу можно найти, используя формулу работы: W = ΔE. Учитывая, что E = m * g * h, где m - масса мяча, g - ускорение свободного падения (приближенно равно 9,8 м/с^2), h - высота.

Решение:
Значение начальной энергии (Eначальная) равно потенциальной энергии в начальной точке, равной m * g * h, где m = 0,2 кг, g = 9,8 м/с^2, h = 5 м.
Eначальная = 0,2 кг * 9,8 м/с^2 * 5 м = 9,8 Дж.

Значение конечной энергии (Eконечная) равно потенциальной энергии в конечной точке, равной m * g * h, где m = 0,2 кг, g = 9,8 м/с^2, h = 2,5 м.
Eконечная = 0,2 кг * 9,8 м/с^2 * 2,5 м = 4,9 Дж.

Модуль работы силы сопротивления равен разности этих значений: W = Eконечная - Eначальная = 4,9 Дж - 9,8 Дж = -4,9 Дж.

Ответ: Модуль работы силы сопротивления при движении мяча вверх равен -4,9 Дж.

Совет: Для более легкого понимания работы и энергии, рекомендуется внимательно изучить законы сохранения энергии, потенциальную и кинетическую энергии, а также основы физики движения тел.

Закрепляющее упражнение:
1. Масса объекта составляет 0,5 кг, его высота 10 м. Найдите работу силы гравитации при падении объекта.
2. Масса машины составляет 1000 кг, а ее скорость 20 м/с. Найдите кинетическую энергию машины.
3. Мяч массой 0,3 кг бросают вертикально вверх с начальной скоростью 15 м/с. Найдите максимальную высоту, на которую поднимется мяч.