Задание 3 ЕГЭ по физике №00016326

Задание №3. Законы Сохранения

Работа. Мощность. КПД

№2. Задание 3

ID: 00016326

Тело массой $$m=2$$ кг под действием силы $\vec{F}$ перемещается вверх по наклонной плоскости на расстояние $$l=5$$ м, расстояние тела от поверхности Земли при этом увеличивается на $$h=3$$ м. Вектор силы $\vec{F}$ направлен параллельно наклонной плоскости, модуль силы $$F=30$$ Н. Какую работу при этом перемещении тело совершило против силы трения? Ответ дайте в джоулях.

Ускорение свободного падения примите равным $$g=10$$ м/с $$^2$$ , коэффициент трения $\mu=0{,}5$ .

Источник: ФИПИ

Решение

Идея

Сила трения скольжения равна $F_{\text{тр}}=\mu N$ , где $$N$$ — сила, с которой плоскость давит на тело (реакция опоры). На наклонной плоскости тело прижимается к ней не всем своим весом, а только его «прижимающей» частью $N=mg\cos\alpha$ .

«Работа против трения» — это работа, равная по модулю работе силы трения, но со знаком «плюс» (мы преодолеваем трение). Её считаем как $A_{\text{пр.тр}}=F_{\text{тр}}\cdot l=\mu mg\cos\alpha\cdot l$ .

Найдём угол

Тело прошло вдоль плоскости $$l=5$$ м и поднялось на $$h=3$$ м. Тогда $\sin\alpha=\dfrac{h}{l}=\dfrac{3}{5}=0{,}6$ . Горизонтальная проекция пути $=\sqrt{l^2-h^2}=\sqrt{25-9}=4$ м, поэтому $\cos\alpha=\dfrac{4}{5}=0{,}8$ .

Подстановка

$A_{\text{пр.тр}}=\mu mg\cos\alpha\cdot l=0{,}5\cdot 2\cdot 10\cdot 0{,}8\cdot 5=40$ Дж.

Ответ

Видеоразбор

Другие задания по теме «Работа. Мощность. КПД» (8)