11. При помощи подвижного блока поднимаю груз на высоту 4 м, прилагая силу 100 Н. Вес блока 20 Н, а вес груза 165 Н. Какую дополнительную работу надо совершить, чтобы с помощью указанного блока поднять груз на высоту 4 м?
Определим работу, совершаемую для поднятия груза без учета веса блока: \( A_{груза} = F_{груза} · h \) где \( F_{груза} = 165 \) Н, \( h = 4 \) м. \[ A_{груза} = 165 \text{ Н} · 4 \text{ м} = 660 \text{ Дж} \]
Определим работу, совершаемую при поднятии самого подвижного блока: \( A_{блока} = F_{блока} · h \) где \( F_{блока} = 20 \) Н, \( h = 4 \) м. \[ A_{блока} = 20 \text{ Н} · 4 \text{ м} = 80 \text{ Дж} \]
Общая работа, которую необходимо совершить для подъема груза с помощью подвижного блока: \[ A_{общая} = A_{груза} + A_{блока} \] \[ A_{общая} = 660 \text{ Дж} + 80 \text{ Дж} = 740 \text{ Дж} \]
Работа, совершаемая при приложении силы: \( A_{приложенная} = F_{приложенная} · L \) Для подвижного блока, вытянутая часть каната равна удвоенной высоте подъема, то есть \( L = 2 · h = 2 · 4 \text{ м} = 8 \) м. \[ A_{приложенная} = 100 \text{ Н} · 8 \text{ м} = 800 \text{ Дж} \]
Подвижный блок не дает выигрыша в силе, но дает выигрыш в расстоянии. Работа, совершаемая при приложении силы, больше, чем работа, необходимая для подъема груза и блока. \( A_{приложенная} = 800 \text{ Дж} \) \( A_{общая} = 740 \text{ Дж} \) Дополнительная работа, которую надо совершить, равна разнице между работой, совершаемой при приложенной силе, и работой, необходимой для подъема груза и блока. \[ A_{дополнительная} = A_{приложенная} - A_{общая} \] \[ A_{дополнительная} = 800 \text{ Дж} - 740 \text{ Дж} = 60 \text{ Дж} \]