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 парашюта сумма сил равна нулю. Значит, сила ветра уравновешивается силой сопротивления воздуха, а по модулю они равны.

Работа силы тяжести зависит только от изменения высоты:

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

Так как парашют опускается равномерно, изменение его кинетической энергии равно нулю, следовательно, сумма работ всех сил равна нулю:

$$A_{\text{ветра}}+A_{\text{тяж}}+A_{\text{сопр}}=0$$

Сила ветра направлена горизонтально, а перемещение парашюта имеет длину 5 м. Вертикальное понижение равно 3 м, значит горизонтальная составляющая пути:

$$s_{\text{гор}}=\sqrt{5^2-3^2}=4\ \text{м}$$

Тогда работа силы ветра равна:

$$A_{\text{ветра}}=F_{\text{ветра}}\,s_{\text{гор}}$$

Но из условия равномерного движения по горизонтали сила ветра уравновешивает сопротивление воздуха, а по вертикали сила сопротивления воздуха на внутреннюю поверхность парашюта уравновешивает вес груза. Поэтому:

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

$$A_{\text{ветра}}=0{,}294\cdot 4=1{,}176\ \text{Дж}\approx 1{,}18\ \text{Дж}$$

Работа силы сопротивления воздуха, действующей на внутреннюю поверхность парашюта, по модулю равна работе силы тяжести, но противоположна ей по знаку:

$$A_{\text{сопр}}=-A_{\text{тяж}}=-0{,}882\ \text{Дж}\approx -0{,}88\ \text{Дж}$$

Ответ: $$F_{\text{ветра}}=0{,}294\ \text{Н};\quad A_{\text{ветра}}\approx 1{,}18\ \text{Дж};\quad A_{\text{тяж}}\approx 0{,}88\ \text{Дж};\quad A_{\text{сопр}}\approx -0{,}88\ \text{Дж}.$$