номер 1, страница 133 - гдз по физике 9 класс учебник Исаченкова

1. Потенциальная энергия гири (рис. 199) при подъёме увеличилась на $\Delta E_{\Pi} = 10$ Дж. Может ли работа, совершённая силой $\vec{F}$, быть равной:
a) $A = 10$ Дж; б) $A < 10$ Дж; в) $A > 10$ Дж? Ответы поясните.

1.Потенциальная энергия гири (рис. 199) при подъёме увеличилась на $\Delta E_{\text{п}} = 10\text{ Дж}$. Может ли работа, совершённая силой $\vec{F}$, быть равной: а) $A = 10\text{ Дж}$; б) $A < 10\text{ Дж}$; в) $A > 10\text{ Дж}$? Ответы поясните.

Решение:
Полезная работа, совершаемая при подъёме гири, идёт на увеличение её потенциальной энергии: $$A_{\text{пол}} = \Delta E_{\text{п}} = 10\text{ Дж}$$ Работа силы $\vec{F}$ представляет собой полную (затраченную) работу $A$. Согласно «золотому правилу механики» и закону сохранения энергии, ни один простой механизм не даёт выигрыша в работе. Коэффициент полезного действия (КПД) механизма определяется соотношением: $$\eta = \frac{A_{\text{пол}}}{A} \le 100\%$$ Из этого следует, что совершенная работа всегда удовлетворяет условию $A \ge A_{\text{пол}}$, то есть $A \ge 10\text{ Дж}$.

Пояснения к пунктам:

а) Да, может. Работа может быть равна $10\text{ Дж}$ в идеальном случае (если блок и нить невесомы, трение в оси блока отсутствует, а подъём происходит равномерно). В таком случае потери энергии отсутствуют и $\eta = 100\%$.

б) Нет, не может. Случай $A < 10\text{ Дж}$ означал бы получение выигрыша в работе (КПД больше $100\%$), что невозможно и противоречит фундаментальному закону сохранения энергии.

в) Да, может. В реальных условиях работа $A$ всегда строго больше $10\text{ Дж}$, так как часть затраченной энергии расходуется на преодоление силы трения в оси блока, а также на совершение работы по подъёму самого подвижного блока (реальный блок имеет собственную массу).

Ответ:
а) да, может (в идеальных условиях);
б) нет, не может (противоречит закону сохранения энергии);
в) да, может (в реальных условиях с учётом трения и массы блока).