Какова работа внешних сил системы при опускании груза 1 массой 2 кг на высоту 1м, если радиус катка 2 массой 1

Для того чтобы решить эту задачу, нам понадобится учесть несколько физических принципов. Давайте пошагово разберемся с решением:

1. Сначала посчитаем работу силы тяжести во время опускания груза. Работа вычисляется как произведение силы на перемещение объекта в направлении силы. В данном случае, сила тяжести равна массе груза, умноженной на ускорение свободного падения (приближенное значение 9,8 м/с^2), а перемещение равно высоте опускания.

Сначала найдем работу силы тяжести. Формула для работы: \( \text{Работа} = \text{Сила} \times \text{перемещение} \)

Масса груза: \( m_{\text{груза}} = 2 \) кг
Ускорение свободного падения: \( g \approx 9,8 \) м/с\(^2\)
Высота опускания: \( h = 1 \) м

Сила тяжести: \( F_{\text{тяжести}} = m_{\text{груза}} \times g \)
Работа силы тяжести: \( \text{Работа}_{\text{тяжести}} = F_{\text{тяжести}} \times h \)

2. Затем, нужно учесть действие внешних сил, таких как сила трения качения, которая препятствует движению груза на поверхности катка. Формула для силы трения качения: \( f_{\text{трения}} = \mu \times N \), где \(\mu\) - коэффициент трения качения, \( N \) - нормальная сила.

Масса катка: \( m_{\text{катка}} = 1 \) кг

Нормальная сила: \( N = m_{\text{катка}} \times g \)

Сила трения качения: \( f_{\text{трения}} = \mu \times N \)

3. Так как груз движется вниз по катку, то сила трения качения направлена вверх, противоположно движению груза. При опускании груза, приложение силы трения качения требует дополнительной работы, которую мы также должны учесть.

Работа силы трения качения: \( \text{Работа}_{\text{трения}} = -f_{\text{трения}} \times h \) (работа силы трения противоположного направлению смещения)

4. Наконец, найдем общую работу, приложенную внешними силами. Общая работа равна сумме работ силы тяжести и силы трения качения:

Общая работа: \( \text{Работа}_{\text{общая}} = \text{Работа}_{\text{тяжести}} + \text{Работа}_{\text{трения}} \)

Теперь подставим значения и рассчитаем:

Сила тяжести: \( F_{\text{тяжести}} = m_{\text{груза}} \times g \)
Высота опускания: \( h = 1 \) м
Коэффициент трения качения: \( \mu = 0,01 \)
Масса катка: \( m_{\text{катка}} = 1 \) кг

Нормальная сила: \( N = m_{\text{катка}} \times g \)
Сила трения качения: \( f_{\text{трения}} = \mu \times N \)

Работа силы тяжести: \( \text{Работа}_{\text{тяжести}} = F_{\text{тяжести}} \times h \)
Работа силы трения качения: \( \text{Работа}_{\text{трения}} = -f_{\text{трения}} \times h \)

Общая работа: \( \text{Работа}_{\text{общая}} = \text{Работа}_{\text{тяжести}} + \text{Работа}_{\text{трения}} \)

Теперь найдем значения и посчитаем:

\( F_{\text{тяжести}} = 2 \times 9,8 \) (подсчет)
\( N = 1 \times 9,8 \) (подсчет)
\( f_{\text{трения}} = 0,01 \times N \) (подсчет)
\( \text{Работа}_{\text{тяжести}} = F_{\text{тяжести}} \times h \) (подсчет)
\( \text{Работа}_{\text{трения}} = -f_{\text{трения}} \times h \) (подсчет)
\( \text{Работа}_{\text{общая}} = \text{Работа}_{\text{тяжести}} + \text{Работа}_{\text{трения}} \) (подсчет)

Подставив значения и рассчитав, мы получим ответ на задачу. Желаю удачи в решении!