Работа силы трения, сопротивления

Типовые задачи

Тело массой 100 г, брошенное вертикально вниз с высоты 20 м со скоростью 10 м/ с, упало на землю скоростью 20 м/с. Найти работу по преодолению сопротивления воздуха.

Краткая теория:

Работа силы трения всегда отрицательна, так как эта сила всегда направлена против движения. Именно из-за трения существуют тепловые потери - механическая энергия переходит в тепло.

Формулы для решения:

Алгоритм решения типовой задачи:

1. Кратко записываем условие задачи.
2. Изображаем условие графически в произвольной системе отсчета. На рисунке обозначаем направление движения, действующие на тело силы и другие необходимые величины. Положительное направление осей выбираем в направлении движения.
3. Записываем уравнение для нахождения работы и уравнения для нахождения входящих в него величин.
4. Решаем уравнения в общем виде.
5. Подставляем величины в общее решение, вычисляем.
6. Записываем ответ.

Возможные особенности задач:

Примеры решения:

Задача 1.

Тело массой 100 г, брошенное вертикально вниз с высоты 20 м со скоростью 10 м/ с, упало на землю скоростью 20 м/с. Найти работу по преодолению сопротивления воздуха.

Решение.

1, 2. Кратко записываем условие задачи. Изображаем условие графически в произвольной системе отсчета. На рисунке обозначаем направление движения и действующие на тело силы.

3. Записываем уравнение для нахождения работы и уравнения для нахождения входящих в него величин.

Используем закон сохранения энергии: в момент начала падения тело обладало механической энергией, включавшей в себя потенциальную энергию, зависящую от высоты и кинетическую энергию, зависящую от скорости.

В момент удара о землю тело также имело механическую энергию.

Эта энергия не равна начальной. Часть энергии пошла на преодоление силы сопротивления. По закону сохранения энергии

4. Решаем уравнения в общем виде.

Эта часть равна работе силы трения.

Распишем подробно выражения для энергий.

или в более удобном виде:

Подставляем величины в общее решение, вычисляем.

Знак минус показывает, что эта сила направлена против движения тела.

6.Ответ: Сила сопротивления направлена вверх и равна 0,25 ньютона.