Global EE

Задание 3 ЕГЭ по физике №00016327

Задание №3. Законы Сохранения

Работа. Мощность. КПД

№2. Задание 3

ID: 00016327

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 в системе отсчёта, связанной с наклонной плоскостью, совершила сила 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 всегда направлена против движения. Поэтому её работа всегда отрицательна: $A_{\text{тр}}=-F_{\text{тр}}\cdot l$. Сама сила трения равна $F_{\text{тр}}=\mu N$, а прижимает тело к наклонной плоскости часть веса $N=mg\cos\alpha$.

Найдём угол

Тело прошло $l=5$ м вдоль плоскости и поднялось на $h=3$ м: $\sin\alpha=\dfrac{3}{5}=0{,}6$, тогда $\cos\alpha=\dfrac{\sqrt{5^2-3^2}}{5}=\dfrac{4}{5}=0{,}8$.

Подстановка

$F_{\text{тр}}=\mu mg\cos\alpha=0{,}5\cdot 2\cdot 10\cdot 0{,}8=8$ Н.

$A_{\text{тр}}=-F_{\text{тр}}\cdot l=-8\cdot 5=-40$ Дж.

Минус — потому что трение «тормозит», его работа всегда против движения.

Ответ

-40

Видеоразбор

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