Давайте поэтапно разберем задачу и ответим на нее подробно, чтобы было понятно, каким образом сила тяжести совершает работу при падении шара.
Дано:
- Масса шара ( m = 500,г = 0,5,кг ) (перевели в килограммы, так как в физике масса в СИ обычно измеряется в кг)
- Высота падения ( h = 3,м )
- Сила тяжести ( F_{тяж} = mg ), где ( g \approx 9,8,м/с^2 )
Шаг 1: Определить силу тяжести
Сила тяжести равна:
[
F_{тяж} = m \times g = 0,5,кг \times 9,8,м/с^2 = 4,9,Н
]
То есть, сила тяжести, действующая на шар, равна 4,9 Н.
Шаг 2: Найти работу силы тяжести при падении
Работа силы — это скалярная величина, которая показывает, насколько сила изменяет энергию тела. Формула работы:
[
A = F \times s \times \cos \theta
]
Где:
- ( F ) — модуль силы (здесь — сила тяжести),
- ( s ) — перемещение по линии действия силы,
- ( \theta ) — угол между направлением силы и перемещением.
В условиях падения:
- Перемещение вдоль направления силы тяжести — это высота падения, то есть ( h = 3,м ).
- Направление силы тяжести — вертикально вниз, то есть совпадает с направлением перемещения.
Следовательно, ( \theta = 0^\circ ), и ( \cos 0^\circ = 1 ).
Шаг 3: Вычислить работу
Подставляем значения:
[
A = F_{тяж} \times h \times 1 = 4,9,Н \times 3,м = 14,7,Дж
]
Ответ:
Работа силы тяжести при падении шара составляет 14,7 джоулей.
Итог:
Когда металлический шар падает с высоты 3 м, сила тяжести совершает работу, равную 14,7 Дж, которая в итоге превращается в кинетическую энергию шара перед ударом о землю.
