Номер 13, страница 146 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Механика. Глава 3. Законы сохранения в механике. Параграф 18. Механическая работа. Мощность - номер 13, страница 146.

Условие.

13. Когда работа силы упругости положительна, а когда она отрицательна? Приведите примеры.

Решение.

Работа силы упругости, как и работа любой другой силы, определяется взаимным направлением вектора силы и вектора перемещения. Работа $\text{A}$ вычисляется по формуле $A = Fs\cos\alpha$, где $\text{F}$ — модуль силы, $\text{s}$ — модуль перемещения, а $\alpha$ — угол между векторами силы и перемещения. Знак работы зависит от косинуса этого угла.

Когда работа силы упругости положительна
Работа силы упругости является положительной ($A > 0$), когда направление силы упругости совпадает с направлением перемещения тела или составляет с ним острый угол ($0 \le \alpha < 90^\circ$). Сила упругости всегда направлена к положению равновесия (в сторону, противоположную деформации). Следовательно, ее работа будет положительной, когда тело движется по направлению к положению равновесия. В этом случае деформация (растяжение или сжатие) тела уменьшается.
Пример: Сжатую пружину отпускают, и она, распрямляясь, толкает прикрепленный к ней брусок. Брусок движется к положению равновесия, и его перемещение сонаправлено с силой упругости. Сила упругости совершает положительную работу, увеличивая кинетическую энергию бруска.
Ответ: Работа силы упругости положительна, когда тело возвращается в положение равновесия, то есть когда его деформация уменьшается.

Когда работа силы упругости отрицательна
Работа силы упругости является отрицательной ($A < 0$), когда сила упругости направлена в сторону, противоположную перемещению тела, или составляет с ним тупой угол ($90^\circ < \alpha \le 180^\circ$). Это происходит, когда тело движется от положения равновесия, то есть когда его деформация увеличивается. В этом случае сила упругости препятствует движению.
Пример: Человек растягивает резиновую ленту. Перемещение конца ленты происходит в направлении от положения равновесия. Сила упругости, возникающая в ленте, направлена в противоположную сторону — к положению равновесия. Угол между силой и перемещением равен $180^\circ$, поэтому работа силы упругости отрицательна.
Ответ: Работа силы упругости отрицательна, когда тело удаляется от положения равновесия, то есть когда его деформация увеличивается.