Обсудить в классе, страница 102 - гдз по физике 7 класс учебник Громов, Родина

Глава 4. Работа, мощность, энергия. Параграф 27. Механическая работа. Вопросы - страница 102.

Условие.

Решение.

Да, сила трения покоя может совершать механическую работу. Это утверждение может показаться противоречивым, так как само название "сила трения покоя" предполагает отсутствие относительного движения (проскальзывания) между соприкасающимися поверхностями. Однако для совершения работы ключевым является не относительное движение поверхностей, а перемещение точки приложения силы в выбранной системе отсчета.

Механическая работа $\text{A}$ определяется как скалярное произведение вектора силы $\vec{F}$ на вектор перемещения $\vec{s}$ точки приложения этой силы:

$A = \vec{F} \cdot \vec{s} = F \cdot s \cdot \cos(\alpha)$

где $\text{F}$ и $\text{s}$ — модули векторов силы и перемещения, а $\alpha$ — угол между ними. Если точка приложения силы перемещается ($s > 0$) и сила не перпендикулярна перемещению ($\cos(\alpha) \ne 0$), то работа совершается.

Рассмотрим пример: человек, идущий по земле. При ходьбе человек отталкивается ногой от земли назад. В ответ возникает сила трения покоя, действующая со стороны земли на подошву обуви и направленная вперед. Именно эта сила и движет человека вперед. Несмотря на то, что подошва обуви в момент толчка неподвижна относительно земли, сам человек (и, следовательно, точка приложения силы) перемещается вперед. Сила трения покоя направлена в сторону движения, поэтому она совершает положительную работу.

Другой пример: ящик, лежащий на платформе ускоряющегося грузовика. Сила трения покоя, действующая на ящик со стороны платформы, направлена в сторону движения и заставляет ящик ускоряться вместе с грузовиком. Поскольку ящик перемещается, точка приложения силы трения покоя также перемещается. Следовательно, сила трения покоя совершает положительную работу над ящиком, увеличивая его кинетическую энергию.

Сила трения покоя может совершать и отрицательную работу. Если тот же грузовик с ящиком начнет тормозить, сила трения покоя будет направлена против движения, чтобы предотвратить соскальзывание ящика вперед. В этом случае направление силы противоположно направлению перемещения, и работа силы трения покоя будет отрицательной.

Таким образом, сила трения покоя совершает работу в том случае, когда тело, на которое она действует, перемещается относительно выбранной системы отсчета, и точка приложения силы движется вместе с ним.

Ответ: Да, сила трения покоя может совершать механическую работу (как положительную, так и отрицательную), если точка приложения этой силы перемещается в рассматриваемой системе отсчета.