Вопрос задан 24.12.2025 в 20:54. Предмет Физика. Спрашивает Исмаилов Гриша.

Сплошные куб и шар , равной массы и изготовленные из одного и того же материала , лежат на полу комнаты. Одинаковую от работу надо совершить, чтобы медленно поднять эти тела до соприкосновением с потолком?При подъёме ориентация граней куба не изменяется

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Малина Лена.

Короткий ответ: нет, работы разные — у шара меньше.

Почему. Поднимаем медленно, без разгона, так что работа против тяжести равна W=mgΔhW = mg\,\Delta h, где Δh\Delta h — насколько поднялся центр масс.

Обозначу высоту комнаты через HH.

Шар радиуса RR:
вначале центр на высоте RR над полом, в конце — на высоте HRH - R (когда шар касается потолка).

Δhшар=(HR)R=H2R.\Delta h_{\text{шар}}=(H-R)-R=H-2R.

Куб ребра aa (ориентация граней не меняется):
вначале центр на высоте a/2a/2, в конце — на высоте Ha/2H - a/2.

Δhкуб=(Ha2)a2=Ha.\Delta h_{\text{куб}}=(H-\tfrac a2)-\tfrac a2=H-a.

Массы одинаковые и материал один, значит объёмы равны:

a3=43πR3    a=(4π3)1/3R1,612R.a^3=\frac{4}{3}\pi R^3 \;\Rightarrow\; a=\Big(\tfrac{4\pi}{3}\Big)^{1/3}R\approx1{,}612\,R.

Тогда

ΔhкубΔhшар=(Ha)(H2R)=2Ra(21,612)R0,388R>0.\Delta h_{\text{куб}}-\Delta h_{\text{шар}} =(H-a)-(H-2R)=2R-a\approx(2-1{,}612)R\approx0{,}388R>0.

То есть центр масс куба нужно поднять выше, чем у шара. Следовательно,

Wкуб=mgΔhкуб>Wшар=mgΔhшар.W_{\text{куб}}=mg\,\Delta h_{\text{куб}} > W_{\text{шар}}=mg\,\Delta h_{\text{шар}}.

Итог: чтобы довести до соприкосновения с потолком, для куба потребуется больше работы; для шара — меньше. Разность работ равна mg(2Ra)mg(2R-a).

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос