Какую работу выполняет сила тяжести, когда камень, массой 1 кг, поднимается на высоту 5 метров, а затем возвращается

Содержание: Работа и сила тяжести

Разъяснение: Работа, которую выполняет сила тяжести при поднятии камня на высоту и последующем его опускании, можно рассчитать с помощью формулы работы:

\( \text{Работа} = \text{Сила} \cdot \text{пройденное расстояние} \cdot \cos(\theta) \),

где сила вычисляется как произведение массы \( m \) на ускорение свободного падения \( g \), пройденное расстояние равно высоте подъема \( h \), а \( \theta \) - угол между направлением силы и перемещения.

В данной задаче масса камня равна 1 кг, а высота подъема равна 5 метров. Так как сила тяжести направлена противоположно направлению движения камня, угол \( \theta \) будет 180 градусов. Подставляя все значения в формулу работы, получим:

\( \text{Работа} = (1 \, \text{кг} \cdot 9.8 \, \text{м/с}^2) \cdot (5 \, \text{м}) \cdot \cos(180^\circ) \).

Вычисляя данное выражение, получим:

\( \text{Работа} = -49 \, \text{Дж} \).

Отрицательный знак означает, что сила тяжести совершает отрицательную работу, так как угол \( \theta \) равен 180 градусам, что соответствует противоположному направлению движения камня.

Совет: Для лучего понимания концепции работы и силы тяжести, рекомендуется продолжить изучение темы о работе и силе в физике. Более глубокое понимание основных понятий и формул поможет легче решать подобные задачи.

Проверочное упражнение: Какую работу совершает сила тяжести, когда камень массой 2 кг поднимается на высоту 10 метров и удерживается в этом положении? В данной задаче предполагается, что камень не возвращается в исходное положение. Ответ предоставьте в джоулях (Дж).