一人坐在雪橇上,从静止开始沿着高度为15m的斜坡滑下,到达底部时速度为15m/s人和雪橇的总质量为60kg,下滑过程中克服阻力做的功是多少焦耳?(g=10m/s^2)

问题描述:

一人坐在雪橇上,从静止开始沿着高度为15m的斜坡滑下,到达底部时速度为15m/s
人和雪橇的总质量为60kg,下滑过程中克服阻力做的功是多少焦耳?(g=10m/s^2)

W=mgh-0.5mv^2=60*10*15-0.5*60*15^2=2250J
利用能量守恒做;消耗的重力势能减去获得的动能就等于克服阻力做的功;

重力势能减少了mgh,
动能增加了1/2*mv^2,
机械能减少了mgh-1/2*mv^2,
所以,下滑过程中克服阻力做的功W=mgh-1/2*mv^2=2250J

开始时的重力势能:Ep=mgh
后来的动能:Ek=1/2mv^2
损失的机能能即为克服阻力做的功W,
所以:W=Ep-Ek=mgh-1/2mv^2=60*10*15-1/2*60*15^2=2250J

以地面为参考平面
由能量守恒定律可知
W1=W2+W3,W1为运动开始之前人和雪橇所具有的重力势能,W2为下落底部时人和雪橇所具有的重力势能(此时为零)及动能。W3为克服阻力做的功。
W1=G1+E1
W2=G2+E2
G1+E1=G2+E2
G1=mgh,E1=0,G2=0,E2=1/2mv*v
mgh=1/2mv*v+W3
W3=mgh-1/2mv*v
W3=60*10*15-0.5*60*15*15
=9000-6750
=2250(J)