Để tính công của trọng lực khi vật di chuyển từ đỉnh mặt phẳng nghiêng đến chân mặt phẳng nghiêng, ta sử dụng công thức:
$W = \Delta E_k + \Delta E_p + \Delta E_{fr}$
Trong đó:
- $W$: công của trọng lực
- $\Delta E_k$: thay đổi năng lượng động của vật
- $\Delta E_p$: thay đổi năng lượng tiềm của vật
- $\Delta E_{fr}$: thay đổi năng lượng do lực ma sát làm công
Do vật xuống từ đỉnh mặt phẳng nghiêng, nên ban đầu $\Delta E_p = mgh = 2\times10\times6=120J$, $\Delta E_k=0$, và $\Delta E_{fr} = -F_f\Delta x$ với $F_f$ là lực ma sát và $\Delta x$ là khoảng cách vật di chuyển trên mặt phẳng nghiêng.
Ta có thể tính được $\Delta x = \dfrac{\sqrt{10^2+6^2}}{\sin\theta} - \dfrac{\sqrt{6^2}}{\tan\theta} = \dfrac{10\sqrt{13}-6}{3}$ với $\theta = \tan^{-1}\dfrac{6}{10}$.
Lực ma sát là $F_f = \mu F_N = \mu mg\cos\theta$ với $\mu$ là hệ số ma sát, $F_N$ là lực phản kháng của mặt phẳng nghiêng.
Vậy ta có thể tính được công của trọng lực:
$W = \Delta E_k + \Delta E_p + \Delta E_{fr} = -F_f\Delta x = -0.2\times 2 \times 10 \times \cos\theta \times \dfrac{10\sqrt{13}-6}{3} \approx 80.5 J$
Vậy công của trọng lực khi vật di chuyển từ đỉnh mặt phẳng nghiêng đến chân mặt phẳng nghiêng là khoảng 80.5 J.