Задача
Тело постоянной массы с начальной скоростью вдоль прямой начинает движение с постоянным ускорением вдоль прямой под действием постоянной силы. Скорость становится равной известной величине. Найти работу силы.
Описание задачи
Уровень сложности задачи есть школьный.
Раздел естествознания - физика.
Раздел физики - работа, энергия
Используемый законы и формулы - второй закон Ньютона, формула для кинетической энергии, формулы для прямолинейного равноускоренного движения.
Геометрические расчеты есть.
Находим длину отрезка прямой. Работаем с векторами
Решаем методами алгебры и арифметики.
Математический анализ не используем.
Проверяем выполнение правила размерности в окончательной алгебраической формуле. Числовой ответ получаем в системе СИ и СГС.
Основные понятия: работа, энергия.
Качественное решение такое.
Сила, ускорение, начальная скорость, конечная скорость, перемещение - это вектора. Движение вдоль прямой. Переходим от векторов к их проекциям на прямую. Положительное направление выбираем по направлению ускорения и начальной скорости. Сила имеет направление ускорения. Это из второго закона Ньютона. Перемещение направлено вдоль прямой. Это из формулы для перемещения. Конечная скорость направлена вдоль прямой. Это из формулы для скорости. Сила, ускорение, конечная скорость, перемещение, начальная скорость имеют одно направление. Траектория есть отрезок прямой. Путь есть длина этого отрезка.
Решаем двумя способами.
Первый способ такой.
Пишем второй закон Ньютона. Рассматриваем прямолинейное равноускоренное движение. Находим работу.
Второй способ такой.
Находим работу через изменение кинетической энергии.
Количественное решение на фото.
