Дано:
t = 3 мин = 180 с
h = 48,6 км = 48600 м
P'/P - ?
Ракета стартует с начальной нулевой скоростью υ0 = 0 и постоянным ускорением а. Тогда уравнение высоты:
h = а*t²/2
Выразим ускорение:
а = 2h/t²
На груз в ракете действуют: сила тяжести mg и сила реакции опоры N. По Третьему закону Ньютона на опору действует вес груза Р', который по модулю равен N:
P' = N
Ось направим вверх. Составим уравнение по Второму закону Ньютона:
N - mg = ma, т.к. N = P', то:
P' - mg = mа => Р' = ma + mg = m*(a + g)
В состоянии покоя вес груза равен силе тяжести, действующей на груз:
Р = mg
Тогда отношение P'/P равно:
P'/P = m*(a + g) / mg = (a + g)/g = a/g + 1
Учитывая выражение ускорения, получаем:
Р'/Р = (2h/t²)/g + 1 = 2h/(gt²) + 1 = 2*48600/(10*180²) + 1 = 1,3
ответ: в 1,3 раза.
При постоянной силе и прямолинейном движении материальной точки, работа рассчитывается как произведение величины силы на перемещение и на косинус угла между векторами перемещения и силы: A = F. В более сложных случаях (непостоянная сила, криволинейное движение) это соотношение применимо к малому промежутку времени, а для вычисления полной работы необходимо суммирование по всем таким промежуткам.
В механике совершение работы над телом является единственной причиной изменения его энергии; в других областях физики энергия изменяется и за счёт иных факторов (например, в термодинамике — теплообмена).
