Задание 3 ЕГЭ по физике №00016327
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
Видеоразбор
Другие задания по теме «Работа. Мощность. КПД» (8)
- Задание 3 №00042935 — Под действием постоянной горизонтально направленной силы тяги 80 Н ящик…
- Задание 3 №00042934 — При равномерном прямолинейном перемещении саней по горизонтальному участку пути…
- Задание 3 №00042866 — Под действием силы тяги автомобиль движется равномерно и прямолинейно по шоссе…
- Задание 3 №00042862 — Под действием силы тяги F равно 1000 Н автомобиль движется равномерно и…
- Задание 3 №00042861 — Какова мощность двигателя подъёмного крана, если он за время Дельтаt равно 4 с…
- Задание 3 №00025316 — Мальчик на санках спустился с ледяной горы высотой 10 м. Коэффициент трения при…
- Задание 3 №00025312 — Мальчик на санках спустился с ледяной горы высотой 10 м и проехал по…
- Задание 3 №00025292 — Тело массой 0,1 кг вращается в горизонтальной плоскости на нити длиной 1 м.…