Давайте разберем обе задачи подробно и с использованием формул.
Задача №1. Кот Матроскин и Шарик буксируют автомобиль.
Условие:
Кот Матроскин и Шарик буксировали автомобиль в течение 1 часа, действуя силой ( F = 120 \, \text{Н} ). Расстояние до Простоквашино составляет ( S = 1 \, \text{км} = 1000 \, \text{м} ). Необходимо рассчитать работу ( A ), выполненную при буксировке автомобиля.
Решение:
Работа ( A ) в механике рассчитывается по формуле:
[
A = F \cdot S \cdot \cos\alpha
]
где:
- ( F ) — сила, с которой действовали Матроскин и Шарик;
- ( S ) — пройденное расстояние;
- ( \alpha ) — угол между направлением силы и направлением движения.
В задаче будем считать, что ( \alpha = 0^\circ ) (сила направлена вдоль движения автомобиля), а значит, ( \cos\alpha = 1 ).
Подставим значения:
[
A = 120 \cdot 1000 \cdot 1
]
[
A = 120{\,}000 \, \text{Дж}
]
Ответ: Работа, выполненная Котом Матроскиным и Шариком, составляет ( 120{\,}000 \, \text{Дж} ) (или ( 120 \, \text{кДж} )).
Задача №2. Работа при подъеме тела за 100 шагов.
Условие:
При ходьбе вы делаете ( n = 100 \, \text{шагов} ) за 1 секунду. При каждом шаге вы выполняете работу, поднимая свое тело. Для приближенных расчетов примем:
- массу тела ( m = 70 \, \text{кг} );
- средняя высота подъема тела при шаге ( h = 0.05 \, \text{м} ) (примерное значение — высота на которую поднимается центр тяжести тела при одном шаге);
- ускорение свободного падения ( g = 9.8 \, \text{м/с}^2 ).
Решение:
Работа при подъеме тела рассчитывается по формуле:
[
A = m \cdot g \cdot h
]
где:
- ( m ) — масса тела (в килограммах);
- ( g ) — ускорение свободного падения (( 9.8 \, \text{м/с}^2 ));
- ( h ) — высота подъема (в метрах).
За 1 шаг работа составит:
[
A_{\text{шаг}} = 70 \cdot 9.8 \cdot 0.05
]
[
A_{\text{шаг}} = 34.3 \, \text{Дж}
]
За ( n = 100 ) шагов:
[
A{\text{100 шагов}} = A{\text{шаг}} \cdot n
]
[
A_{\text{100 шагов}} = 34.3 \cdot 100 = 3430 \, \text{Дж}
]
Ответ: Работа, совершаемая при подъеме тела за 100 шагов, равна ( 3430 \, \text{Дж} ).
Итоговый ответ на задачи:
- В первой задаче работа Матроскина и Шарика при буксировке автомобиля равна ( 120{\,}000 \, \text{Дж} ).
- Во второй задаче работа, совершаемая при подъеме тела за 100 шагов, равна ( 3430 \, \text{Дж} ).