Задание 3 ЕГЭ по физике №00047318

Гирю тянут вверх силой $25$ Н, и она поднимается на $1$ м. Спрашивают работу именно этой силы — не силы тяжести и не их суммы.

Работа постоянной силы равна произведению модуля силы на модуль перемещения и на косинус угла между ними:

$$A=F\,s\cos\alpha$$

Сила направлена вертикально вверх, и гиря перемещается вверх, поэтому угол между силой и перемещением $\alpha=0^\circ$, а $\cos0^\circ=1$. Перемещение равно высоте подъёма $h=1$ м:

$$A=F\,h=25\cdot1=25\ \text{Дж}$$

Масса гири $2$ кг для работы этой силы не нужна. Она понадобилась бы, если бы спрашивали работу силы тяжести.

Проверим себя энергией. Сила тяжести гири $mg=2\cdot10=20$ Н, а тянут её с силой $25$ Н — больше, поэтому гиря поднимается с ускорением. Работа силы $25$ Н идёт и на рост энергии положения $mgh=2\cdot10\cdot1=20$ Дж, и на разгон: оставшиеся $25-20=5$ Дж достаются энергии движения. Работа силы вышла больше прироста энергии положения — так и должно быть.