Номер 583, страница 82 - гдз по физике 7 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Работа и мощность. Энергия. Механическая работа - номер 583, страница 82.

Условие.

583. Совершается ли работа при торможении в атмосфере спускаемого аппарата?

Решение.

Да, при торможении спускаемого аппарата в атмосфере совершается работа. Для того чтобы понять почему, обратимся к определению механической работы.

В физике работа совершается тогда, когда на тело действует сила, и под действием этой силы тело перемещается. Величина работы $\text{A}$ вычисляется по формуле:

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

где $\text{F}$ — это модуль силы, действующей на тело, $\text{s}$ — модуль перемещения тела, а $\alpha$ — угол между направлением силы и направлением перемещения.

В случае спускаемого аппарата, который тормозит в атмосфере, ключевую роль играет сила сопротивления воздуха (аэродинамического сопротивления). Эта сила возникает из-за взаимодействия аппарата с молекулами воздуха и всегда направлена против вектора его скорости.

Рассмотрим компоненты формулы для работы в этом процессе:

1. Сила ($\text{F}$): Сила сопротивления воздуха действует на аппарат. Её величина не равна нулю.
2. Перемещение ($\text{s}$): Аппарат движется сквозь атмосферу, то есть его перемещение не равно нулю.
3. Угол ($\alpha$): Сила сопротивления воздуха направлена против движения аппарата. Следовательно, угол между вектором силы и вектором перемещения составляет $180^{\circ}$.

Поскольку $\cos(180^{\circ}) = -1$, работа, совершаемая силой сопротивления воздуха, является отрицательной: $A_{сопр} = -F_{сопр} \cdot s$.

Отрицательная работа означает, что сила забирает энергию у тела. В данном случае, работа силы сопротивления приводит к уменьшению кинетической энергии спускаемого аппарата, что и является его торможением. Эта работа превращается в основном в тепловую энергию, из-за чего спускаемый аппарат и окружающий его воздух сильно нагреваются.

Ответ: Да, совершается. Сила сопротивления воздуха совершает отрицательную работу над спускаемым аппаратом, в результате чего его кинетическая энергия уменьшается (он тормозит), а аппарат и окружающий воздух сильно нагреваются.