Чтобы определить работу, которую совершил штангист при подъёме штанги, нужно воспользоваться формулой для расчёта работы в механике. Работа (W) определяется как произведение силы (F) на перемещение (s) и на косинус угла (θ) между направлением силы и направлением перемещения:
[ W = F \cdot s \cdot \cos(\theta) ]
В данном случае штангист поднимает штангу вертикально вверх, а сила тяжести действует также вертикально вниз. Таким образом, угол θ между силой тяжести и перемещением составляет 180 градусов, и косинус этого угла равен -1. Впрочем, в данном случае, для упрощения, можно считать, что работа совершается против силы тяжести.
Сила тяжести, действующая на штангу, вычисляется по формуле:
[ F = m \cdot g ]
где:
- m — масса штанги (150 кг),
- g — ускорение свободного падения (( \approx 9.81 \, \text{м/с}^2 )).
Подставим значения:
[ F = 150 \, \text{кг} \cdot 9.81 \, \text{м/с}^2 = 1471.5 \, \text{Н} ]
Теперь можем найти работу, учитывая, что перемещение ( s ) составляет 2 метра и направление перемещения совпадает с направлением силы тяжести:
[ W = 1471.5 \, \text{Н} \cdot 2 \, \text{м} ]
[ W = 2943 \, \text{Дж} ]
Таким образом, штангист совершил работу в 2943 Джоуля (Дж), поднимая штангу массой 150 кг на высоту 2 метра.