Задание 3 ЕГЭ по физике №00047505

Гирю тянут вверх силой $25$ Н, и эта сила совершает работу $50$ Дж. Нужно найти, на какую высоту поднялась гиря.

Работа постоянной силы равна произведению модуля силы на перемещение и на косинус угла между ними: $A=F\,s\cos\alpha$. Сила направлена вертикально вверх, и гиря движется вверх, поэтому $\alpha=0^\circ$, $\cos0^\circ=1$, а перемещение равно высоте подъёма $h$:

$$A=F\,h$$

Выражаем высоту:

$$h=\dfrac{A}{F}=\dfrac{50}{25}=2\ \text{м}$$

Масса гири здесь не нужна. Если приравнять $50$ Дж к энергии положения $mgh$, получится $h=\dfrac{50}{2\cdot10}=2{,}5$ м — неверно: сила $25$ Н больше силы тяжести $20$ Н, гиря разгоняется, и часть работы уходит в энергию движения.

Проверим себя: на высоте $2$ м энергия положения $mgh=2\cdot10\cdot2=40$ Дж, остальные $50-40=10$ Дж — энергия движения. Работа силы больше прироста энергии положения, как и должно быть при разгоне.