Номер 4, страница 130 - гдз по физике 7 класс учебник Громов, Родина

Глава 4. Работа, мощность, энергия. Параграф 36. Коэффициент полезного действия. Вспомните - номер 4, страница 130.

Условие.

Решение.

Механическая работа — это физическая величина, являющаяся скалярной количественной мерой действия силы на тело, зависящая от численного значения и направления силы и от перемещения точки её приложения.

Определить механическую работу можно несколькими способами, в зависимости от условий задачи.

1. По определению (для постоянной силы)

Если на тело действует постоянная сила $\vec{F}$, и тело совершает прямолинейное перемещение $\vec{s}$, то работа $\text{A}$ этой силы вычисляется по формуле:

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

где:
$\text{A}$ — механическая работа (в Джоулях, Дж),
$\text{F}$ — модуль силы, действующей на тело (в Ньютонах, Н),
$\text{s}$ — модуль перемещения тела (в метрах, м),
$\alpha$ — угол между вектором силы $\vec{F}$ и вектором перемещения $\vec{s}$.

В зависимости от угла $\alpha$ работа может быть:

• Положительной, если угол $\alpha$ острый ($0^\circ \le \alpha < 90^\circ$). В этом случае сила способствует движению. Максимальна работа при $\alpha=0^\circ$, когда сила сонаправлена с перемещением: $A = F \cdot s$.
• Равной нулю, если угол $\alpha$ прямой ($\alpha = 90^\circ$). Сила, направленная перпендикулярно перемещению, работы не совершает. Например, сила тяжести не совершает работу при движении тела по горизонтальной поверхности.
• Отрицательной, если угол $\alpha$ тупой ($90^\circ < \alpha \le 180^\circ$). В этом случае сила препятствует движению. Например, работа силы трения всегда отрицательна, так как она направлена противоположно движению ($\alpha=180^\circ$): $A = -F_{тр} \cdot s$.

2. Графический метод

Если сила переменна, работу можно найти как площадь фигуры под графиком зависимости проекции силы на направление перемещения ($F_s$) от перемещения ($\text{s}$).

3. Через изменение кинетической энергии (теорема о кинетической энергии)

Работа равнодействующей всех сил, приложенных к телу, равна изменению кинетической энергии этого тела:

$A_{net} = \Delta E_k = E_{k2} - E_{k1} = \frac{mv_2^2}{2} - \frac{mv_1^2}{2}$

где:
$E_{k1}$ и $E_{k2}$ — начальная и конечная кинетическая энергия тела,
$\text{m}$ — масса тела,
$v_1$ и $v_2$ — его начальная и конечная скорости.

Ответ: Механическую работу можно определить: 1) по формуле $A = F \cdot s \cdot \cos(\alpha)$ для постоянной силы; 2) графически, как площадь под графиком зависимости силы от перемещения; 3) через изменение кинетической энергии тела по формуле $A_{net} = \Delta E_k$.