Номер 2, страница 99, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 8. Работа, мощность, энергия. Параграф 71. Энергия. Повторим изученное - номер 2, страница 99.

Условие.

• В каком случае совершается механическая работа?

Решение.

Механическая работа в физике совершается только тогда, когда на тело действует сила, и под действием этой силы тело совершает перемещение. Если хотя бы одно из этих условий не выполняется, или если направление силы перпендикулярно направлению перемещения, то механическая работа равна нулю.

Формула для вычисления механической работы выглядит следующим образом:

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

где:

• $\text{A}$ – механическая работа,
• $\text{F}$ – модуль приложенной к телу силы,
• $\text{s}$ – модуль перемещения тела,
• $\alpha$ – угол между направлением силы и направлением перемещения.

Из этой формулы можно выделить три основных случая, когда совершается механическая работа ($A \neq 0$):

1. На тело действует сила ($F > 0$).
2. Тело перемещается ($s > 0$).
3. Угол между вектором силы и вектором перемещения не равен $90^\circ$ (поскольку $\cos(90^\circ) = 0$).

Рассмотрим примеры, когда работа совершается:

• Положительная работа ($\alpha < 90^\circ$): Лошадь тянет телегу. Сила тяги направлена в ту же сторону, что и перемещение телеги. Работа силы тяги положительна.
• Отрицательная работа ($\alpha > 90^\circ$): Автомобиль тормозит. Сила трения направлена против движения автомобиля. Работа силы трения отрицательна.
• Работа под углом ($0 < \alpha < 90^\circ$): Человек тянет санки за веревку, направленную под углом к горизонту. Работа совершается, так как есть составляющая силы, направленная вдоль перемещения.

Случаи, когда механическая работа не совершается ($A = 0$):

• Нет перемещения ($s=0$): Человек с силой давит на стену, но стена не двигается. Сила приложена, но перемещения нет, следовательно, работа равна нулю. Аналогично, штангист, удерживающий штангу над головой, не совершает механической работы, так как штанга неподвижна.
• Сила перпендикулярна перемещению ($\alpha=90^\circ$): Человек несет сумку, двигаясь горизонтально. Сила, с которой он удерживает сумку, направлена вертикально вверх, а перемещение — горизонтально. Угол между силой и перемещением равен $90^\circ$, поэтому работа по удержанию сумки равна нулю. Другой пример — движение спутника по круговой орбите: сила притяжения Земли всегда перпендикулярна вектору скорости (и мгновенного перемещения), поэтому работа силы тяжести равна нулю.
• Нет силы ($F=0$): Тело движется по инерции в вакууме без действия каких-либо сил. Есть перемещение, но нет силы, работа не совершается.

Ответ: Механическая работа совершается в том случае, когда на тело действует сила, и тело под действием этой силы движется, причем направление движения не перпендикулярно направлению действия силы.