Для решения задачи о работе, совершённой внешними силами, нам нужно воспользоваться законом сохранения энергии и формулой для расчета работы. Работа внешних сил определяет изменение механической энергии системы.
Начальная энергия мячика, когда он обладает скоростью 4 м/с: \[ E_{нач} = \frac{m v_1^2}{2} = \frac{0.5 \, \text{кг} \cdot (4 \, \text{м/с})^2}{2} = \frac{0.5 \cdot 16}{2} = 4 \, \text{Дж} \]
Конечная энергия мячика, когда он обладает скоростью 2 м/с: \[ E_{кон} = \frac{m v_2^2}{2} = \frac{0.5 \, \text{кг} \cdot (2 \, \text{м/с})^2}{2} = \frac{0.5 \cdot 4}{2} = 1 \, \text{Дж} \]
Изменение энергии мячика равно разности между конечной и начальной энергией: \[ \Delta E = E_{кон} - E_{нач} = 1 \, \text{Дж} - 4 \, \text{Дж} = -3 \, \text{Дж} \]
Работа, совершённая внешними силами, будет равна изменению энергии: \[ A = \Delta E = -3 \, \text{Дж} \]
Знак минус указывает на то, что работа внешних сил была направлена против движения мячика, что, скорее всего, связано с потерями энергии, например, на трение или сопротивление воздуха.
Итак, работа, совершённая внешними силами, составляет -3 Дж.