Задание 22 ЕГЭ, физика: Механика

Решаем задачу через закон сохранения энергии.

Шаг 1: Определяем начальное и конечное состояния

На вершине горы лыжник имеет только потенциальную энергию (скорость нулевая): $$E_1 = mgh$$

В конце пути лыжник остановился, поэтому его энергия равна нулю: $$E_2 = 0$$

Шаг 2: Применяем работу силы трения

По горизонтальной лыжне на лыжника действует сила сопротивления. Работа этой силы отрицательна (она противодействует движению): $$A_{\text{тр}} = -F_{\text{тр}} \cdot s$$

где $s = 200$ м — расстояние торможения.

Шаг 3: Записываем уравнение энергии

Изменение полной энергии равно работе силы трения: $$E_2 - E_1 = A_{\text{тр}}$$ $$0 - mgh = -F_{\text{тр}} \cdot s$$ $$mgh = F_{\text{тр}} \cdot s$$

Шаг 4: Найдём силу трения

$$F_{\text{тр}} = \frac{mgh}{s} = \frac{60 \times 10 \times 20}{200} = \frac{12000}{200} = 60 \text{ Н}$$

Вся потенциальная энергия со склона полностью рассеялась работой сопротивления на горизонтальном участке.