Dane:

$m=15\mathrm{kg}$

$h=150\mathrm{cm}=1,5\mathrm{m}$

Rozwiązując to zadanie skorzystamy również z:

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

Szukane:

$W=?$

Rozwiązanie:

Naszym zadaniem jest obliczenie pracy, którą należy wykonać, aby włożyć walizkę na półkę. Zwróćmy uwagę, że wykonując pracę zwiększamy jej energię potencjalną grawitacji, dlatego możemy zapisać:

$W=\Delta E_p$

gdzie:

$W$ - praca wykonana przy podnoszeniu walizki,

$\Delta E_p$ - zmiana energii potencjalnej walizki.

Przyjmujemy, że poziomem zerowym jest wysokość, z jakiej zaczynamy podnosić walizkę. Oznacza to, że jej początkowa energia potencjalna jest równa zero, a zmiana energii potencjalnej będzie równa energii końcowej, czyli energii potencjalnej walizki na półce:

$\Delta E_p=E_p$

gdzie:

$E_p$ - energia potencjalna walizki na półce.

Energię potencjalną ciała w jednorodnym polu grawitacyjnym w pewnej odległości od poziomu przyjętego za początkowy przedstawiamy za pomocą wzoru: $E_p=mgh$  gdzie: $E_p$  - energia potencjalna ciała, $m$ - masa ciała,  $g$ - wartość przyspieszenia ziemskiego, $h$ - wysokość ciała nad poziomem przyjętym za początkowy.

Energię potencjalną walizki wyrazimy wzorem:

$E_p=mgh$

gdzie:

$m$ - masa walizki,

$g$ - wartość przyspieszenia ziemskiego,

$h$ - wysokość, na jakiej znajduje się półka w pociągu.

Zatem:

$W=\Delta E_p$

$W=E_p$

$W=mgh$

Wstawiamy dane liczbowe:

$W=15\mathrm{kg}\cdot 10\frac{\mathrm{m}}{{\mathrm{s}}^2}\cdot 1,5\mathrm{m}=225\mathrm{J}$

Odpowiedź: Wkładając walizkę na półkę wykonamy pracę $225\mathrm{J}$.