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.