Номер 1, страница 145 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Механика. Глава 3. Законы сохранения в механике. Параграф 18. Механическая работа. Мощность - номер 1, страница 145.

Условие.

1. Расскажите о механической работе.

Решение.

Механическая работа является физической величиной, которая характеризует результат действия силы на тело, приводящий к его перемещению. Это скалярная величина, то есть она не имеет направления, но может быть положительной, отрицательной или равной нулю.

Для того чтобы совершалась механическая работа, необходимо одновременное выполнение двух условий:

1. На тело должна действовать сила.
2. Тело должно перемещаться под действием этой силы (или ее компоненты).

Если сила приложена, но тело остается неподвижным, или если тело движется по инерции без действия сил, механическая работа не совершается.

Формула для вычисления работы

В простейшем случае, когда на тело действует постоянная сила $\text{F}$, направленная вдоль прямолинейного перемещения $\text{s}$, работа $\text{A}$ вычисляется как произведение модуля силы на модуль перемещения:

$A = F \cdot s$

Если сила $\text{F}$ действует под углом $\alpha$ к направлению перемещения $\text{s}$, то работа вычисляется по более общей формуле:

$A = F \cdot s \cdot \cos(\alpha)$

где $\text{F}$ — модуль силы, $\text{s}$ — модуль перемещения, а $\alpha$ — угол между вектором силы и вектором перемещения.

Единицы измерения работы

В Международной системе единиц (СИ) работа измеряется в джоулях (Дж). 1 джоуль равен работе, совершаемой силой 1 ньютон на перемещении 1 метр в направлении действия силы.

$1 \text{ Дж} = 1 \text{ Н} \cdot \text{м}$

Случаи, когда работа положительна, отрицательна или равна нулю

Знак работы зависит от угла $\alpha$ между силой и перемещением:

• Работа положительна ($A > 0$), если угол $\alpha$ острый ($0 \le \alpha < 90^\circ$), то есть $\cos(\alpha) > 0$. Это означает, что сила (или ее проекция на направление движения) сонаправлена с перемещением и способствует движению. Например, работа силы тяги, толкающей автомобиль вперед.
• Работа отрицательна ($A < 0$), если угол $\alpha$ тупой ($90^\circ < \alpha \le 180^\circ$), то есть $\cos(\alpha) < 0$. Сила направлена против перемещения и мешает движению. Например, работа силы трения всегда отрицательна, так как сила трения направлена против движения.
• Работа равна нулю ($A = 0$) в следующих случаях:
  1. Сила перпендикулярна перемещению ($\alpha = 90^\circ$, $\cos(\alpha) = 0$). Например, сила тяжести не совершает работы при движении тела по горизонтальной поверхности.
  2. Перемещение равно нулю ($s=0$). Например, если человек давит на стену, но стена не сдвигается с места.
  3. Сила, действующая на тело, равна нулю ($F=0$).

Механическая работа тесно связана с энергией. Согласно теореме о кинетической энергии, работа, совершаемая равнодействующей всех сил, приложенных к телу, равна изменению кинетической энергии этого тела. Таким образом, работа является мерой изменения энергии системы.

Ответ: Механическая работа — это скалярная физическая величина, являющаяся мерой действия силы на тело, которое приводит к его перемещению. Она вычисляется по формуле $A = F \cdot s \cdot \cos(\alpha)$, где $\text{F}$ – сила, $\text{s}$ – перемещение, а $\alpha$ – угол между их направлениями. Единица измерения работы в СИ – джоуль (Дж). Работа положительна, если сила способствует движению; отрицательна, если препятствует; и равна нулю, если сила перпендикулярна движению или перемещение отсутствует.