Răspuns:
Pentru a calcula lucrul mecanic efectuat de forța de frecare, putem folosi formula:
\[ \text{Lucrul mecanic} = \text{Forța de frecare} \times \text{Distanța} \]
Forța de frecare poate fi calculată folosind formula:
\[ F_{\text{frecare}} = \mu \times m \times g \]
Unde \( \mu \) este coeficientul de frecare, iar \( m \) și \( g \) sunt masa și accelerația gravitațională.
Masa pinguinului este \( m = 8 \) kg și accelerația gravitațională este \( g = 9.83 \) N/kg.
Mai întâi, trebuie să convertim viteza finală a pinguinului de la km/h la m/s:
\[ v = 18 \, \text{km/h} = \frac{18 \times 1000}{3600} \, \text{m/s} \approx 5 \, \text{m/s} \]
Putem folosi acum ecuația de conservare a energiei mecanice pentru a calcula coeficientul de frecare. Energia mecanică inițială este energia potențială gravitatională, iar energia mecanică finală este suma energiei cinetice și a lucrului mecanic al forței de frecare.
\[ mgh = \frac{1}{2} mv^2 + \text{Lucrul mecanic} \]
\[ 8 \times 9.83 \times 2 = \frac{1}{2} \times 8 \times 5^2 + \text{Lucrul mecanic} \]
\[ 156.88 = 80 + \text{Lucrul mecanic} \]
\[ \text{Lucrul mecanic} = 156.88 - 80 = 76.88 \, \text{J} \]
Deci lucrul mecanic efectuat de forța de frecare asupra pinguinului în decursul coborârii pe tobogan este de aproximativ 76.88 J.