9 задач по физике для 10 класса по теме «Механическая работа и мощность» — от простых к сложным, с ответами и подробными решениями. Решите задачу, введите ответ числом — сайт сразу проверит его. Если не получается, откройте решение: дано, формула, вычисление.
Рабочий толкает тележку с постоянной силой 50 Н. Тележка перемещается на 8 м в направлении действия силы. Определите механическую работу, совершённую рабочим. Ответ выразите в джоулях.
Дано: F = 50 Н; s = 8 м.
Решение: Механическая работа при движении тела в направлении действия силы определяется формулой: A = Fs.
Подставим значения: A = 50 · 8 = 400 Дж.
Ответ: 400 Дж.
Электродвигатель совершил механическую работу 1200 Дж за 20 с. Определите среднюю механическую мощность двигателя. Ответ выразите в ваттах.
Дано: A = 1200 Дж; t = 20 с.
Решение: Механическая мощность равна отношению совершённой работы ко времени: P = A/t.
Подставим значения: P = 1200/20 = 60 Вт.
Ответ: 60 Вт.
На неподвижную по горизонтали платформу действует вертикальная сила 100 Н. Платформа перемещается горизонтально на 5 м. Определите работу этой силы. Ответ выразите в джоулях.
Дано: F = 100 Н; s = 5 м; α = 90°.
Решение: Работа постоянной силы определяется формулой A = Fs cos α.
Поскольку сила направлена перпендикулярно перемещению, cos 90° = 0.
A = 100 · 5 · 0 = 0 Дж.
Ответ: 0 Дж.
Подъёмный механизм равномерно поднимает груз массой 15 кг на высоту 2 м. Ускорение свободного падения принять равным 10 м/с². Определите работу, совершённую механизмом при подъёме груза. Ответ выразите в джоулях.
Дано: m = 15 кг; h = 2 м; g = 10 м/с².
Решение: При равномерном подъёме сила механизма равна силе тяжести. Работа при подъёме груза определяется формулой: A = mgh.
Подставим значения: A = 15 · 10 · 2 = 300 Дж.
Ответ: 300 Дж.
Турист тянет чемодан за ручку с постоянной силой 40 Н. Ручка направлена под углом 60° к горизонтали. Чемодан переместился горизонтально на 5 м. Определите работу силы, с которой турист тянет чемодан. cos 60° = 0,5. Ответ выразите в джоулях.
Дано: F = 40 Н; s = 5 м; α = 60°; cos 60° = 0,5.
Решение: Работа силы, направленной под углом к перемещению, определяется формулой: A = Fs cos α.
Подставим значения: A = 40 · 5 · 0,5 = 100 Дж.
Ответ: 100 Дж.
Кран равномерно поднимает груз массой 200 кг вертикально вверх со скоростью 0,5 м/с. Определите полезную механическую мощность крана при подъёме груза. Ускорение свободного падения принять равным 10 м/с². Ответ выразите в ваттах.
Дано: m = 200 кг; v = 0,5 м/с; g = 10 м/с².
Решение: При равномерном подъёме сила крана равна силе тяжести: F = mg.
Мощность при движении с постоянной скоростью: P = Fv.
Следовательно, P = mgv.
Подставим значения: P = 200 · 10 · 0,5 = 1000 Вт.
Ответ: 1000 Вт.
Рабочий толкает ящик по горизонтальному полу с постоянной силой 80 Н в направлении движения. Сила трения, действующая на ящик, равна 20 Н. Ящик переместился на 6 м. Определите работу равнодействующей всех сил, действующих на ящик. Ответ выразите в джоулях.
Дано: F = 80 Н; Fтр = 20 Н; s = 6 м.
Решение: Работа равнодействующей равна сумме работ всех сил. Работа силы тяжести и реакции опоры равна нулю, так как они перпендикулярны перемещению.
Работа силы толкания: A1 = Fs = 80 · 6 = 480 Дж.
Работа силы трения: A2 = −Fтрs = −20 · 6 = −120 Дж.
Полная работа: A = A1 + A2 = 480 − 120 = 360 Дж.
Ответ: 360 Дж.
Тележка массой 2 кг начинает движение из состояния покоя. При её перемещении на 4 м равнодействующая всех сил совершает работу 24 Дж. Определите конечную скорость тележки. Ответ округлите до сотых. Ответ выразите в м/с.
Дано: m = 2 кг; v0 = 0 м/с; A = 24 Дж.
Решение: По теореме о кинетической энергии работа равнодействующей сил равна изменению кинетической энергии тела:
A = mv²/2 − mv0²/2.
Так как тележка начинает движение из состояния покоя, v0 = 0.
Получаем: A = mv²/2.
Выразим скорость: v = √(2A/m).
Подставим значения: v = √(2 · 24/2) = √24 ≈ 4,90 м/с.
Ответ: 4,90 м/с.
Подъёмный механизм поднимает груз массой 150 кг на высоту 12 м за 30 с. КПД механизма составляет 75 %. Определите мощность, которую необходимо подводить к механизму. Ускорение свободного падения принять равным 10 м/с². Ответ выразите в ваттах.
Дано: m = 150 кг; h = 12 м; t = 30 с; η = 75 % = 0,75; g = 10 м/с².
Решение: Полезная работа при подъёме груза равна увеличению его потенциальной энергии:
Aпол = mgh.
Aпол = 150 · 10 · 12 = 18000 Дж.
Полезная мощность механизма:
Pпол = Aпол/t = 18000/30 = 600 Вт.
КПД определяется формулой: η = Pпол/Pзат.
Отсюда затрачиваемая мощность:
Pзат = Pпол/η = 600/0,75 = 800 Вт.
Ответ: 800 Вт.