Вычислите работу, которую совершила лошадь, ведущая сани массой 300 кг на ростояние 3 км. Коэффициент трения металла о снег равен 0,02. Движение считать равномерным.

Задача: вычислить работу, совершённую лошадью, тянущей сани массой 300 кг на расстояние 3 км. Коэффициент трения μ = 0,02. Движение равноускоренное? сказано равномерное, значит скорость постоянная.

Шаги решения

1. Найдём нормальную реакцию N = m g.

• m = 300 кг, g ≈ 9,8 м/с²
• N = 300 × 9,8 = 2940 Н

2. Найдём сила трения F_f.

• Для движущегося по снегу металла и с равномерным движением действует кинетическое сопротивление: F_f = μ N
• F_f = 0,02 × 2940 = 58,8 Н

3. В условиях постоянной скорости сила, которую прикладывает лошадь, равна противотяжении трения и направлена вдоль пути.

• F_лошадь = F_f = 58,8 Н

4. Найдём работу, совершаемую лошадью, за пройденное расстояние s = 3 км = 3000 м.

• W_лошадь = F_лошадь × s = 58,8 Н × 3000 м = 176 400 Дж = 1,764 × 10^5 Дж

5. Примечание: работа трения на санях W_трения = -F_f × s = -176 400 Дж.

• Так как кинетическая энергия не меняется (равномерное движение), сумма работ равна нулю: W_лошадь + W_трения = 0.

Ответ: работа, совершённая лошадью, равна примерно 1,76 × 10^5 Дж (или 176 кДж). Энергия преобразуется в тепло в месте трения.