Номер 3, страница 166 - гдз по физике 7 класс учебник Кронгарт, Даданбеков

3. В каком случае работа силы считается положительной? Отрицательной?

Работа силы является физической величиной, характеризующей процесс обмена энергией между телами. Она вычисляется по формуле: $A = F \cdot s \cdot \cos(\alpha)$, где $A$ — работа, $F$ — модуль приложенной силы, $s$ — модуль перемещения тела, а $\alpha$ — угол между вектором силы $\vec{F}$ и вектором перемещения $\vec{s}$. Знак работы зависит от этого угла.

Положительная работа

Работа силы считается положительной, если направление силы совпадает с направлением перемещения тела или составляет с ним острый угол. В этом случае сила "помогает" движению, ускоряя тело или поддерживая его скорость, и передает ему энергию.

Математически это условие выражается так: угол $\alpha$ между векторами силы и перемещения должен быть в диапазоне $0^\circ \le \alpha < 90^\circ$. В этом диапазоне косинус угла положителен ($\cos(\alpha) > 0$), следовательно, и работа $A$ будет положительной ($A > 0$).

Пример: Когда человек тянет санки по горизонтальной дороге, сила тяги направлена вперёд, как и перемещение санок. Работа силы тяги в этом случае положительна.

Ответ: Работа силы считается положительной, когда угол между направлением силы и направлением перемещения тела острый ($0^\circ \le \alpha < 90^\circ$).

Отрицательная работа

Работа силы считается отрицательной, если направление силы противоположно направлению перемещения или составляет с ним тупой угол. В этом случае сила препятствует движению, замедляя тело или противодействуя движению, и "забирает" у него энергию.

Математически это условие выражается так: угол $\alpha$ между векторами силы и перемещения должен быть в диапазоне $90^\circ < \alpha \le 180^\circ$. В этом диапазоне косинус угла отрицателен ($\cos(\alpha) < 0$), следовательно, и работа $A$ будет отрицательной ($A < 0$).

Пример: Сила трения скольжения всегда направлена в сторону, противоположную движению. Поэтому работа силы трения всегда отрицательна. Другой пример: при подъеме груза вверх работа силы тяжести (которая направлена вниз) будет отрицательной.

Ответ: Работа силы считается отрицательной, когда угол между направлением силы и направлением перемещения тела тупой ($90^\circ < \alpha \le 180^\circ$).

Также стоит отметить, что работа силы равна нулю, если сила перпендикулярна перемещению ($\alpha = 90^\circ$) или если перемещение отсутствует ($s=0$). Например, сила тяжести не совершает работы, когда тело движется строго горизонтально.