Dane:

▶ masa skrzyni: $m=10\text{kg}$,

▶ przebyta droga: $s=5\text{m}$

W tym zadaniu skorzystamy również z:

▶ wartość przyspieszenia ziemskiego: $g=10\frac{\text{m}}{{\text{s}}^2}$

 

$\mathbf{a})$

Szukane:

▶ wartość siły: $F=?$

Rozwiązanie:

Naszym zadaniem jest obliczenie wartości siły, którą lina działała na skrzynię. Zadanie podaje, że ruch skrzyni był jednostajny, zatem powołując się na I zasadę dynamiki, wiemy, że działające na skrzynię siły równoważyły się. Siła, którą lina działała na skrzynię działa pionowo w górę i jest równoważona przez siłę ciężkości działającą pionowo w dół. Możemy więc obliczyć wartość siły ciężkości, gdyż mamy wszystkie potrzebne do tego dane a wartość ta będzie równa wartości siły, którą szukamy.

Wartość siły ciężkości możemy obliczyć za pomocą wzoru:

$F_c=mg$ 

gdzie:

$F_c$ – wartość siły ciężkości,

$m$ – masa ciała, 

$g$ – wartość przyspieszenia ziemskiego. 

Wstawiamy dane liczbowe:

$F_c=10\text{kg}\cdot 10\frac{\text{m}}{{\text{s}}^2}=100\text{N}$

Wartość siły ciężkości wynosi 100 N a co do wartości jest równa sile, którą lina działa na skrzynię zatem szukana przez nas siła też wynosi 100 N:

$F=100\text{N}$

Odpowiedź: Wartość siły, którą lina działa na skrzynię wynosi 100 N.

 

$\mathbf{b})$

Szukane: 

▶ praca siły $\vec{F}$:  $W=?$

Rozwiązanie:

Naszym zadaniem jest obliczenie pracy siły, którą lina działała na skrzynię.

Pracę wykonaną przy przemieszczaniu ciała przy pomocy siły o kierunku i zwrocie zgodnym z kierunkiem i zwrotem przemieszczenia tego ciała wyrażamy jako:

$W=F\cdot s$

gdzie:

$W$ - wykonana praca,

$F$ - wartość siły przyłożonej do ciała,

$s$ - droga przebyta przez ciało.

Wstawiamy dane liczbowe pamiętając, że wartość siły F obliczyliśmy w podpunkcie a):

$W=100\text{N}\cdot 5\text{m}=500\text{J}$

Odpowiedź: Siła wykonała pracę 500 J. 

 

$\mathbf{c})$

 Uzasadnienie: 

Naszym zadaniem jest określenie czy energia kinetyczna skrzyni wzrosła. Wiemy, że energia kinetyczna zmienia się wraz ze zmianą szybkości ciała. Zadanie podaje, że ruch skrzyni był jednostajny zatem szybkość nie zmieniała się, zatem nie zmieniała się też energia kinetyczna.

 Odpowiedź: 

Energia kinetyczna skrzyni nie zmieniła się, gdyż ruch był jednostajny a to znaczy że szybkość była stała zatem i energia kinetyczna nie mogła się zmienić.

 

$\mathbf{d})$

 Uzasadnienie: 

Naszym zadaniem jest określić o ile wzrosła energia potencjalna grawitacji. Wiemy, że wykonana praca jest równa zmianie energii a w opisanym przypadku zmienia się tylko energia potencjalna grawitacji. Skoro wykonana praca jest równa $500\text{J}$ to zmiana energii potencjalnej również musi wynosić $500\text{J}$.

 Odpowiedź: 

Energia potencjalna grawitacji wzrosła o 500 J.