При медленном подъеме тела по наклонной плоскости с углом наклона 45 градусов и коэффициэнтом0,2 совершена работа 6 Дж. какое количество теплоты при этом?

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения этой задачи нам необходимо использовать соотношение между совершенной работой и количеством выделенной теплоты:

W = Q + ΔE, гд
W - работа
Q - количество теплоты
ΔE - изменение энергии потенциальной и кинетической энергии.

Для медленного подъема тела по наклонной плоскости потенциальная энергия увеличивается, а кинетическая энергия остается примерно постоянной. Следовательно, изменение энергии можно свести только к изменению потенциальной энергии.

Работа, совершенная при подъеме тела, равна приращению потенциальной энергии:

W = ΔEp = mgh.

Где m - масса тела
g - ускорение свободного падения
h - высота.

Угол наклона плоскости равен 45 градусам, что соответствует катетам прямоугольного треугольника в отношении 1:1. Таким образом, увеличение высоты равно расстоянию по наклонной плоскости:

h = s sin(45°) = s sqrt(2)/2.

Тогда работа W:

W = m g h = m g s * sqrt(2) / 2.

Зная, что W = 6 Дж, коэффициент трения μ = 0,2 и сила трения Fтр = μ N, где N = m g, запишем уравнение равновесия сил:

m g sin(45°) - Fтр = 0.

Подставляя параметры:

m g sqrt(2)/2 - 0,2 m g = 0
m g sqrt(2)/2 = 0,2 m g
sqrt(2)/2 = 0,2
sqrt(2) = 0,2 2
sqrt(2) = 0,4
m g = 6 * 0.4 = 2.4 JD.

Подставляя значения в выражение для работы, найдем массу:

6 = 2,4 * h
h = 6 / 2,4 ≈ 2,5 м.

Теперь найдем количество теплоты Q, используя формулу:

Q = W - ΔE = 6 - 0 = 6 Дж.

Таким образом, количество теплоты при медленном подъеме тела по наклонной плоскости равно 6 Дж.