Чтобы рассчитать работу силы упругости и силы тяжести, действующих на стальной шарик, который поднимается вертикально вверх с постоянной скоростью, давайте сначала разберемся с основными понятиями и формулами.

1. Определение работы силы.

Работа силы определяется по формуле:

W = F * d * cos(α),

где:

• W - работа,
• F - сила, действующая на тело,
• d - перемещение тела,
• α - угол между направлением силы и направлением перемещения.

2. Работа силы тяжести.

Сила тяжести вычисляется по формуле:

Fтяжести = m * g,

где:

• m - масса шарика,
• g - ускорение свободного падения (примерно 9,8 м/с²).

Для нахождения массы шарика, используем его объем и плотность стали. Плотность стали составляет примерно 7850 кг/м³. Объем шарика равен 5,0 см³, что в кубических метрах будет:

V = 5,0 см³ = 5,0 * 10^(-6) м³.

Теперь найдем массу:

m = ρ * V = 7850 кг/м³ * 5,0 * 10^(-6) м³ = 0,03925 кг.

Теперь подставим массу в формулу для силы тяжести:

Fтяжести = 0,03925 кг * 9,8 м/с² ≈ 0,385 кг·м/с² = 0,385 Н.

Так как шарик поднимается вертикально вверх, угол между силой тяжести и перемещением равен 180 градусам (cos(180°) = -1). Перемещение d равно 1,0 м.

Теперь вычислим работу силы тяжести:

Wтяжести = Fтяжести * d * cos(180°) = 0,385 Н * 1,0 м * (-1) = -0,385 Дж.

3. Работа силы упругости.

Сила упругости в данном случае не будет выполнять работу, так как шарик поднимается с постоянной скоростью. Это означает, что сумма всех сил, действующих на шарик, равна нулю. Сила упругости будет равна силе тяжести по величине, но направлена вниз.

Таким образом, работа силы упругости также будет равна нулю:

Wупругости = 0 Дж.

Итак, итоговые результаты:

• Работа силы тяжести: Wтяжести = -0,385 Дж.
• Работа силы упругости: Wупругости = 0 Дж.

Это означает, что сила тяжести выполняет отрицательную работу, так как она направлена вниз, а шарик поднимается вверх. Сила упругости не выполняет работу, так как она уравновешивает силу тяжести в данном случае.