Какую работу выполняет сила тяжести, когда шарик массой 100 г перемещается по горке длиной 3 м и углом наклона

Чтобы рассмотреть, какую работу выполняет сила тяжести, когда шарик перемещается по горке, нам необходимо учесть несколько факторов.

Сначала, давайте разберемся с физическими величинами, которые мы имеем. У нас есть масса шарика, которая равна 100 г (или 0,1 кг). Также у нас есть длина горки, которая равна 3 м, и угол наклона горки к горизонтали, равный 30°.

Сила тяжести определяется как произведение массы тела на ускорение свободного падения. Ускорение свободного падения на Земле обычно принимается равным 9,8 м/с². Таким образом, сила тяжести, действующая на шарик, будет равна:

$$F_{тяж}=m\cdot g$$,

где $F_{тяж}$ - сила тяжести, $m$ - масса шарика, $g$ - ускорение свободного падения.

Теперь давайте разберемся с работой. Работа, выполняемая силой, определяется как произведение силы на перемещение в направлении этой силы. В данном случае, сила тяжести является действующей силой, и шарик перемещается вдоль горки.

Перед тем, как продолжить, нам необходимо найти компоненты силы тяжести вдоль и перпендикулярно направлению движения шарика. Компонента силы тяжести вдоль горки (параллельная горизонтали) равна $F_{пар}=m\cdot g\cdot \sin (\theta )$, где $\theta$ - угол наклона горки.

Теперь мы можем рассчитать работу, выполняемую силой тяжести:

$$W=F_{пар}\cdot s$$,

где $W$ - работа, $F_{пар}$ - компонента силы тяжести вдоль горки, $s$ - перемещение шарика.

Подставляя значения, получаем:

$$W=(0,1\text{кг})\cdot (9,8\text{м/с²})\cdot \sin (30°)\cdot (3\text{м})$$.

Вычисляя выражение, получаем ответ:

$$W\approx 1,47\text{Дж}$$.

Таким образом, сила тяжести выполняет работу примерно равную 1,47 Дж при перемещении шарика по горке длиной 3 м и углом наклона 30° к горизонтали.