Чтобы найти работу силы ( F ), действующей на тело, нужно использовать определение работы в физике. Работа ( A ) силы при перемещении тела на расстояние ( s ) рассчитывается по формуле:
[ A = F \cdot s \cdot \cos(\theta), ]
где:
- ( F ) — модуль силы,
- ( s ) — перемещение,
- ( \theta ) — угол между направлением силы и направлением перемещения.
В данном случае сила ( F ) направлена горизонтально, и перемещение также будет происходить горизонтально. Поэтому угол ( \theta = 0^\circ ), и (\cos(0^\circ) = 1). Формула для работы упрощается до:
[ A = F \cdot s. ]
Теперь нам нужно найти перемещение ( s ) за время ( t = 3 ) с. Поскольку сила ( F = 2 ) Н действует на тело массой ( m = 4 ) кг, мы можем использовать второй закон Ньютона для нахождения ускорения ( a ):
[ F = m \cdot a ]
Отсюда:
[ a = \frac{F}{m} = \frac{2}{4} = 0.5 \, \text{м/с}^2. ]
Теперь найдем перемещение ( s ) за время ( t ), используя формулу для перемещения при равномерном ускорении, когда начальная скорость ( v_0 = 0 ) (тело было в покое):
[ s = v_0 \cdot t + \frac{1}{2} a t^2. ]
Подставляя значения, получаем:
[ s = 0 + \frac{1}{2} \cdot 0.5 \cdot 3^2 = \frac{1}{2} \cdot 0.5 \cdot 9 = \frac{9}{4} = 2.25 \, \text{м}. ]
Теперь, зная перемещение, можем вычислить работу силы:
[ A = F \cdot s = 2 \cdot 2.25 = 4.5 \, \text{Дж}. ]
Таким образом, работа силы ( F ) за указанное время равна 4.5 Дж.