👤

Niesiesz torbę z zakupami o masie 5 kg idąc ze stałą prędkością. Twoja droga do domu składa się z kilku odcinków. Pierwszy odcinek jest poziomy i ma długość 100 m, drugi odcinek - 5* pierwiastek z 2 metra w dół po schodach pod kątem 45 stopni do poziomu, trzeci - windą pionowo w górę na wysokość 15 metrów.
Na których odcinkach nie jest wykonywana praca nad ciałem?


Odpowiedź :

Definicja pracy i wektory

Podczas noszenia torby z zakupami na:

  • Prostym odcinku drogi
  • Schodach pod kątem 45°
  • Widną pionowo w górę

Praca nad ciałem nie jest wykonywana na odcinku pierwszym (prosta droga).

Na to zadanie należy spojrzeć bardziej w kierunku teoretycznym. Rozważymy każdy podpunkt zadania osobno.

1. Prosty odcinek drogi

W tym przypadku człowiek porusza się ruchem jednostajnym. Torba z zakupami ma wektor przemieszczenia skierowany równolegle do podłoża. Człowiek działa na torbę siłą skierowaną pionowo w górę. Kąt α pomiędzy tymi wektorami wynosi 90°. Zgodnie z definicją pracy:

[tex]W=F*s*cos\alpha[/tex]

Jeśli cosα wynosi 0 czyli α=90° to praca wyniesie 0.

2. Schody pod kątem β=45°

W tym przypadku człowiek porusza się po schodach w dół a więc wektor przemieszenia torby z zakupami wynosi β=45° do poziomu. Człowiek nadal działa na torbę z siłą o wektorze zwróconym pionowo w górę czyli kąt α ze wzoru na pracę wyniesie 135°. W takim wypadku cosα przyjmie wartość różną od 0 i praca będzie wykonana.

3. Winda jadąca pionowo w górę.

Każde ciało w windzie porusza się w górę o wektorze zwróconym również pionowo w górę. Człowiek nadal działa na torbę z siłą o wektorze zwróconym pionowo w górę. Oba wektory mają ten sam kierunek czyli kąt α pomiędzy nimi wynosi 0°. W takim wypadku cosα przybiera wartość maksymalną i jest wykonywana praca.  

Na rysunku każdy przypadek (1-3). Zielony wektor to siła z jaką człowiek działa na torbę. Pomarańczowy to wektor przemieszczenia torby.

Zobacz obrazek Krzysbiedronka