Для решения данной задачи, нам понадобятся понятия механики, а именно закон Архимеда и принцип сохранения энергии.
1. Закон Архимеда гласит, что на тело, погруженное в жидкость (в данном случае воздух), действует сила, равная весу вытесняемой этим телом жидкости (в данном случае воздуха).
- В данном случае, так как бревно поднимается в воздухе, работает закон Архимеда.
2. Принцип сохранения энергии гласит, что вся добавленная энергия должна превратиться в какой-либо другой вид энергии или быть переданной другим телам.
- В данном случае, работает принцип сохранения энергии.
Из рисунка 201 следует, что наклонная доска состоит из двух частей - горизонтальной и вертикальной. Чтобы ответить на вопрос, какую силу надо приложить к веревке, нам необходимо найти силу, чтобы поднять бревно.
1. Вычислим работу, затраченную на подъем бревна по принципу сохранения энергии:
- Работа (W) = потенциальная энергия (mgh), где m - масса бревна, g - ускорение свободного падения (примем его равным 9,8 м/с²), h - высота подъема.
- W = mgh = 200 кг * 9,8 м/с² * 0,75 м = 1470 Дж
2. Так как работа равна силе, умноженной на путь, то сила (F) равна работе, деленной на путь:
- F = W / s, где s - путь, который проходит веревка и рассчитывается по теореме Пифагора.
- По теореме Пифагора, длина наклонной доски составит l = √(2² + 0,75²) = √(4 + 0,5625) = √4,5625 ≈ 2,136 м
- s = 2 * l = 2 * 2,136 м = 4,272 м
- F = 1470 Дж / 4,272 м = 343,612 Н
Ответ: Чтобы поднять бревно, нужно приложить силу примерно равную 343,612 Н к веревке.
С помощью наклонных досок длиной 2 м поднимают бревно (см. рис. 201). Масса бревна 200 кг, высота подъема 0,75 м. Какую силу надо приложить к веревке?