Номер 3, страница 22, часть 2 - гдз по физике 7 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 2. Глава 4. Механическая работа. Энергия. Закон сохранения механической энергии. Параграф 40. Механическая работа - номер 3, страница 22.

Условие.

3. Какие силы совершают работу в случаях а – д?

а) При свободном падении камня на Землю ______.

б) При торможении автомобиля с заблокированными (невращающимися) колёсами на горизонтальной дороге ______.

в) При подъёме штанги спортсменом ______.

г) При разгоне пули в стволе винтовки во время выстрела ______.

д) При разгоне автомобиля на горизонтальной дороге ______.

Решение.

а) При свободном падении камня на Землю

Работа совершается силой, когда тело, к которому приложена сила, перемещается, и направление силы не перпендикулярно направлению перемещения. Работа $\text{A}$ силы $\text{F}$ при перемещении $\text{s}$ определяется формулой $A = F \cdot s \cdot \cos(\alpha)$, где $\alpha$ — угол между вектором силы и вектором перемещения.

При падении камня на него действуют две основные силы: сила тяжести, направленная вертикально вниз, и сила сопротивления воздуха, направленная вертикально вверх (против движения). Перемещение камня также направлено вертикально вниз.

Сила тяжести совершает положительную работу, так как её направление совпадает с направлением перемещения ($\alpha = 0^\circ$). Сила сопротивления воздуха совершает отрицательную работу, так как её направление противоположно направлению перемещения ($\alpha = 180^\circ$). Если пренебречь сопротивлением воздуха, что часто подразумевается под термином «свободное падение», то работу совершает только сила тяжести.

Ответ: Сила тяжести и сила сопротивления воздуха.

б) При торможении автомобиля с заблокированными (невращающимися) колёсами на горизонтальной дороге

Когда автомобиль тормозит с заблокированными колёсами, он скользит по дорожному покрытию. В горизонтальном направлении на него действуют сила трения скольжения и сила сопротивления воздуха. Обе эти силы направлены в сторону, противоположную движению автомобиля. Перемещение автомобиля направлено вперёд.

Так как векторы силы трения скольжения и силы сопротивления воздуха противоположны вектору перемещения ($\alpha = 180^\circ$), обе эти силы совершают отрицательную работу. Вертикальные силы (сила тяжести и сила реакции опоры) работу не совершают, так как они перпендикулярны перемещению ($\alpha = 90^\circ$).

Ответ: Сила трения скольжения и сила сопротивления воздуха.

в) При подъёме штанги спортсменом

На штангу во время её подъёма действуют две вертикальные силы: сила, прикладываемая спортсменом (направлена вверх), и сила тяжести (направлена вниз). Перемещение штанги направлено вверх.

Сила, прикладываемая спортсменом, совершает положительную работу, так как её направление совпадает с направлением перемещения ($\alpha = 0^\circ$). Сила тяжести совершает отрицательную работу, так как её направление противоположно направлению перемещения ($\alpha = 180^\circ$).

Ответ: Сила, прикладываемая спортсменом, и сила тяжести.

г) При разгоне пули в стволе винтовки во время выстрела

Во время движения пули по стволу на неё действуют: сила давления пороховых газов (в направлении движения) и сила трения о стенки ствола (против движения). Перемещение пули происходит вдоль ствола.

Сила давления пороховых газов совершает положительную работу, так как её направление совпадает с направлением перемещения ($\alpha = 0^\circ$). Эта работа приводит к увеличению кинетической энергии пули. Сила трения совершает отрицательную работу, так как её направление противоположно направлению перемещения ($\alpha = 180^\circ$). Сила тяжести и сила реакции опоры со стороны ствола (при горизонтальном выстреле) работу не совершают, так как они перпендикулярны перемещению.

Ответ: Сила давления пороховых газов и сила трения.

д) При разгоне автомобиля на горизонтальной дороге

Разгон автомобиля обеспечивается движущей силой, которая является силой трения покоя между ведущими колёсами и дорогой. Эта сила направлена вперёд. Движению автомобиля противодействуют силы сопротивления: сила сопротивления воздуха и сила трения качения. Перемещение автомобиля направлено вперёд.

Движущая сила (сила трения покоя) совершает положительную работу, так как её направление совпадает с направлением перемещения ($\alpha = 0^\circ$). Силы сопротивления воздуха и трения качения совершают отрицательную работу, так как они направлены против перемещения ($\alpha = 180^\circ$). Вертикальные силы (сила тяжести и сила реакции опоры) работу не совершают.

Ответ: Движущая сила (сила трения покоя), сила сопротивления воздуха и сила трения качения.