Сколько работы совершила лошадь, потягивая сани массой 300 кг на дистанцию 3 км? Учтите, что коэффициент трения металла

Тема: Работа и энергия

Инструкция:
Работа – это совершенная физическая величина, которая определяется перемещением тела под действием силы. Формула для расчета работы выглядит следующим образом: работа (W) = сила (F) × путь (s) × cos α, где α - угол между направлением силы и перемещением. В данной задаче, угол равен 0, так как движение считается равномерным. При этом сила трения (Fт) равна произведению коэффициента трения (µ) на нормальную силу (Fn). Нормальная сила равна массе груза, умноженной на ускорение свободного падения. Таким образом, сила трения равна µ × m × g. Работа по преодолению трения рассчитывается по формуле Wт = Fт × s. В данной задаче сила тяги и работа по преодолению трения направлены в противоположные стороны, поэтому работа по преодолению трения отрицательная (-Wт). Итоговая формула для расчета работы (W) выглядит следующим образом: W = Fт × s - Wт.

Решение:
Масса груза (m) = 300 кг
Дистанция (s) = 3 км = 3000 м
Коэффициент трения металла о снег (µ) = 0,02
Ускорение свободного падения (g) = 9,8 м/с²

Нормальная сила (Fn) = m × g
Сила трения (Fт) = µ × Fn
Работа по преодолению трения (Wт) = Fт × s
Итоговая работа (W) = Fт × s - Wт

Нормальная сила (Fn) = 300 кг × 9,8 м/с² = 2940 Н
Сила трения (Fт) = 0,02 × 2940 Н = 58,8 Н
Работа по преодолению трения (Wт) = 58,8 Н × 3000 м = 176400 Дж
Итоговая работа (W) = 58,8 Н × 3000 м - 176400 Дж = 176400 Дж - 176400 Дж = 0 Дж

Таким образом, лошадь совершила нулевую работу, потягивая сани на расстояние 3 км под действием трения.

Совет:
Для лучшего понимания концепции работы и энергии, рекомендуется прочитать разделы в учебнике, связанные с этой темой, и обратить внимание на примеры расчетов и понятия, такие как сила, трение, перемещение и работа.

Дополнительное задание:
Автомобиль массой 1200 кг движется со скоростью 20 м/с. Какую работу совершает такой автомобиль, чтобы остановиться за 5 секунд? (Игнорируйте сопротивление воздуха и трение.)