In fig. 1 se prezinta o portiune a campului gravitational ...

In fig. 1 se prezinta o portiune a campului gravitational din apropierea unei planete. Se indica, de asemenea, valoarea energiei potentiale, pentru diferite configuratii ale sistemului alcatuit dintr-un corp cu masa m = 2 kg si planeta (sistemul corp-planeta cu interactiune gravitationala)

Sa se calculeze:

a) lucru mecanic necesar deplasarii corpului din punctul A in punctul B, cu viteza constanta;
b) lucru mecanic al greutatii cand corpul cade liber din punctul C pana la suprafata planetei;
c) lucru mecanic al greutatii, efectuat in timpul deplasarii corpului, cu o viteza constanta, din punctul A in punctul D.

fig. 1

fig. 2

Rezolvare

a) Lucrul mecanic efectuat de forta externa sistemului, care deplaseaza corpul din A in B, este egal si de semn contrar cu lucrul mecanic al greutatii, care la randul sau este egal si de semn contrar cu diferenta dintre energiile potentiale din starile B si A, deci:

L_AB = - L_G(AB) = -(E_pB - E_pA) = - 6 J

Pentru deplasarea corpului din A in B s-a cheltuit un lucru mecanic egal cu 6 J, iar energia potentiala a sistemului a crescut cu 6 J.

b) Lucrul mecanic al greutatii pe distanta CO este egal si de semn contrar cu diferenta energiilor potentiale din starile O (sol) si C:

L_G(CO) = - (E_pO - E_pC) = - (0 – 8 J) = 8 J

Prin deplasarea corpului din C in O, energia potentiala a sistemului a scazut cu 8 J.

c) Putem deplasa corpul din A in B pe unul din drumurile notate de la 1 la 4 pe fig. 2. Greutatea fiind o forta conservativa, lucrul sau mecanic nu depinde de drum. Indiferent ce drum urmam, pentru deplasarea corpului din A in D, lucrul mecanic al greutatii este acelasi. Daca alegem drumul 1, adica ABD, lucrul mecanic cautat este:

L_G(AD) = L_G(AB) + L_G(BD) = 6J + 0 = 6 J

Pe distanta BD greutatea nu efectueaza lucru mecanic deoarece diferenta de nivel dintre B si D este nula.

Probleme rezolvate fizica clasa a 9-a