Номер 2, страница 60 - гдз по физике 7 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 4. Работа и мощность. Энергия. Самостоятельные работы. СР-50. Механическая работа. Единицы работы. Вариант 2 - номер 2, страница 60.

Условие.

2. Совершает ли механическую работу сила тяжести при полёте снаряда, выпущенного из орудия?

Решение.

Решение

Да, сила тяжести совершает механическую работу при полете снаряда, выпущенного из орудия.

Механическая работа $\text{A}$ совершается тогда, когда на тело действует сила $\vec{F}$, и под действием этой силы тело перемещается на расстояние $\vec{s}$. Работа вычисляется по формуле $A = F \cdot s \cdot \cos(\alpha)$, где $\text{F}$ – это модуль силы, $\text{s}$ – модуль перемещения, а $\alpha$ – угол между векторами силы и перемещения. Для того чтобы работа совершалась, необходимо, чтобы было перемещение, и оно не было перпендикулярно силе.

Во время полета снаряда на него постоянно действует сила тяжести, направленная вертикально вниз. Траектория снаряда имеет как горизонтальную, так и вертикальную составляющую. Именно из-за наличия вертикального перемещения сила тяжести и совершает работу.

Полет можно разделить на два этапа. На первом этапе, при подъеме, снаряд движется вверх. Вектор его перемещения имеет составляющую, направленную вверх, то есть против силы тяжести. В этом случае угол между силой тяжести и вертикальной составляющей перемещения равен 180°, и работа силы тяжести отрицательна ($A < 0$). Эта работа "отнимает" у снаряда кинетическую энергию, превращая ее в потенциальную.

На втором этапе, при спуске, снаряд движется вниз. Вектор его перемещения имеет составляющую, направленную вниз, то есть в том же направлении, что и сила тяжести. Угол между силой и вертикальной составляющей перемещения равен 0°, и работа силы тяжести положительна ($A > 0$). На этом участке потенциальная энергия снаряда снова переходит в кинетическую, увеличивая его скорость.

Таким образом, поскольку на протяжении полета высота снаряда изменяется, сила тяжести совершает работу, изменяя его энергию.

Ответ: Да, сила тяжести совершает механическую работу при полете снаряда. На участке подъема работа силы тяжести отрицательна, так как сила направлена против вертикального перемещения. На участке спуска работа силы тяжести положительна, так как направление силы совпадает с направлением вертикального перемещения.