Для решения задачи сначала найдем работу ( A ), совершенную силами электрического поля в проводнике.
Формула для работы в электрической цепи:
[
A = U \cdot I \cdot t
]
где:
- ( U ) — напряжение в вольтах,
- ( I ) — сила тока в амперах,
- ( t ) — время в секундах.
Из условия задачи имеем:
- ( U = 3 ) В,
- ( I = 0,25 ) А,
- ( t = 1 ) час ( = 3600 ) секунд.
Теперь подставим значения в формулу работы:
[
A = 3 , \text{В} \cdot 0,25 , \text{А} \cdot 3600 , \text{с}
]
Теперь посчитаем:
[
A = 3 \cdot 0,25 \cdot 3600 = 0,75 \cdot 3600 = 2700 , \text{Дж}
]
Теперь найдем работу, совершаемую при поднятии гантелей. Работа против силы тяжести вычисляется по формуле:
[
A_{подъема} = m \cdot g \cdot h
]
где:
- ( m = 3 ) кг — масса одной гантели,
- ( g = 10 ) м/с² — ускорение свободного падения,
- ( h = 0,5 ) м — высота подъема.
Подставим значения:
[
A_{подъема} = 3 \cdot 10 \cdot 0,5 = 15 , \text{Дж}
]
Это работа для одной гантели. Поскольку школьник поднимает две гантели, общая работа на один подъем будет:
[
A_{общая} = 2 \cdot A_{подъема} = 2 \cdot 15 = 30 , \text{Дж}
]
Теперь найдем, сколько таких подъемов ( N ) следует выполнить, чтобы совершить работу ( A = 2700 , \text{Дж} ):
[
N = \frac{A}{A_{общая}} = \frac{2700}{30} = 90
]
Таким образом, школьнику следует выполнить ( N = 90 ) подъемов.
