Упр.28.35 ГДЗ Лукашик 7-9 класс по физике (Физика)

Легкий игрушечный парашют с грузом массой $$30\ \text{г}$$, опускаясь равномерно и прямолинейно с высоты $$3\ \text{м}$$, до падения на поверхность Земли прошел путь, равный $$5\ \text{м}$$, под действием ветра, дующего в горизонтальном направлении. Определите силу, с которой ветер действует на парашют, работу этой силы, работу силы тяжести, а также работу силы сопротивления воздуха, действующей на внутреннюю поверхность парашюта.

При равномерном прямолинейном движении результирующая сила равна нулю, значит сила сопротивления воздуха уравновешивает силу тяжести:

$$F_{\text{сопр}}=mg=0{,}03\cdot 9{,}8=0{,}294\ \text{Н}.$$

Парашют опустился на высоту $$h=3\ \text{м}$$, но из-за ветра прошёл путь $$s=5\ \text{м}$$. Тогда горизонтальная составляющая перемещения равна

$$x=\sqrt{s^2-h^2}=\sqrt{5^2-3^2}=\sqrt{16}=4\ \text{м}.$$

Сила ветра направлена горизонтально, поэтому её работа равна

$$A_{\text{ветра}}=F_{\text{ветра}}x.$$

Так как движение равномерное, горизонтальная сила ветра уравновешивается горизонтальной составляющей силы натяжения, а по условию задачи работа ветра равна работе силы сопротивления по модулю. Для вертикального движения работа силы тяжести:

$$A_{\text{тяж}}=mgh=0{,}03\cdot 9{,}8\cdot 3=0{,}882\ \text{Дж}.$$

Работа силы сопротивления воздуха направлена против движения, поэтому

$$A_{\text{сопр}}=-mgh=-0{,}882\ \text{Дж}.$$

Работа ветра равна изменению кинетической энергии, а движение равномерное, значит она компенсируется работой силы сопротивления по горизонтали. Тогда

$$A_{\text{ветра}}=-A_{\text{сопр}}=0{,}882\ \text{Дж}.$$

Из формулы $$A_{\text{ветра}}=F_{\text{ветра}}x$$ находим силу ветра:

$$F_{\text{ветра}}=\frac{A_{\text{ветра}}}{x}=\frac{0{,}882}{4}\approx 0{,}22\ \text{Н}.$$

Ответ: $$F_{\text{ветра}}\approx 0{,}22\ \text{Н},\quad A_{\text{ветра}}\approx 0{,}88\ \text{Дж},\quad A_{\text{тяж}}\approx 0{,}88\ \text{Дж},\quad A_{\text{сопр}}\approx -0{,}88\ \text{Дж}.$$