Номер 476, страница 120 - гдз по физике 7 класс сборник задач Исаченкова, Гладков

Дано:

Масса груза: $m = 5,0$ кг

Высота подъема: $h = 2,0$ м

Предполагаемая работа: $A = 0,15$ кДж

Ускорение свободного падения: $g \approx 9,8$ Н/кг

Переведем значение работы в систему СИ:

$A = 0,15 \text{ кДж} = 0,15 \times 1000 \text{ Дж} = 150 \text{ Дж}$

Найти:

Возможно ли совершить работу $\text{A}$ для подъема груза на высоту $\text{h}$? Почему?

Решение:

Для того чтобы поднять груз на определенную высоту, необходимо совершить работу против силы тяжести. Минимальная работа, которую нужно совершить, равна изменению потенциальной энергии груза. Любая работа, превышающая это минимальное значение, также позволит поднять груз (избыточная энергия пойдет на увеличение кинетической энергии груза или будет потеряна из-за сопротивления воздуха).

Вычислим минимально необходимую работу $A_{min}$ по формуле изменения потенциальной энергии:

$A_{min} = m \cdot g \cdot h$

Подставим числовые значения:

$A_{min} = 5,0 \text{ кг} \times 9,8 \text{ Н/кг} \times 2,0 \text{ м} = 98 \text{ Дж}$

Теперь сравним предложенную работу $\text{A}$ с минимально необходимой работой $A_{min}$:

$A = 150 \text{ Дж}$

$A_{min} = 98 \text{ Дж}$

Поскольку $A > A_{min}$ ($150 \text{ Дж} > 98 \text{ Дж}$), предложенной работы не просто достаточно, а она совершена с избытком.

Это означает, что работа в $0,15$ кДж может быть совершена при подъеме данного груза. Часть этой работы ($\text{98}$ Дж) пойдет на увеличение потенциальной энергии, а оставшаяся энергия ($150 \text{ Дж} - 98 \text{ Дж} = 52 \text{ Дж}$) будет преобразована в кинетическую энергию груза (если он движется с ускорением) и/или рассеется в виде тепла из-за сопротивления воздуха.

Ответ: Да, можно. Потому что минимальная работа, необходимая для подъема груза массой 5,0 кг на высоту 2,0 м, составляет 98 Дж, а предложенная работа равна 150 Дж, что больше минимально необходимого значения.