Работа в классе, страница 127 - гдз по физике 7 класс рабочая тетрадь Минькова, Иванова

Задача 1. Механическая работа совершается, когда на тело действует сила, и тело перемещается под действием этой силы. Работа $\text{A}$ вычисляется по формуле $A = F \cdot s \cdot \cos\alpha$, где $\text{F}$ – модуль силы, $\text{s}$ – модуль перемещения, а $\alpha$ – угол между направлением силы и направлением перемещения. Наклонная плоскость действует на тело с силой нормальной реакции опоры $\text{N}$, которая направлена перпендикулярно поверхности. Тело же скатывается вдоль наклонной плоскости. Таким образом, угол между силой реакции опоры и перемещением тела составляет $90^\circ$. Так как $\cos(90^\circ) = 0$, работа силы реакции опоры равна нулю. Сама наклонная плоскость является неподвижной, поэтому она не совершает перемещения и, следовательно, не совершает работы. Работу совершает сила тяжести, но не наклонная плоскость.

Ответ: Нет, наклонная плоскость работу не совершает, так как сила реакции опоры, с которой она действует на тело, перпендикулярна перемещению тела.

Задача 2. На тело, находящееся на наклонной плоскости, действует сила тяжести, направленная вертикально вниз. Эту силу можно разложить на две составляющие: одну, перпендикулярную наклонной плоскости (которая уравновешивается силой реакции опоры), и другую, параллельную наклонной плоскости и направленную вниз вдоль нее. Именно эта составляющая силы тяжести $F_{\parallel} = mg \cdot \sin\alpha$ (где $\text{m}$ - масса тела, $\text{g}$ - ускорение свободного падения, $\alpha$ - угол наклона плоскости) вызывает ускорение тела и, соответственно, увеличение его скорости.

Ответ: Скорость увеличивается за счёт составляющей силы тяжести, направленной вдоль наклонной плоскости.

Задача 3. Ускорение тела, скатывающегося с наклонной плоскости (в отсутствие трения), определяется формулой $a = g \cdot \sin\alpha$, где $\text{g}$ – ускорение свободного падения, а $\alpha$ – угол наклона плоскости. При увеличении угла наклона $\alpha$ (в пределах от $0^\circ$ до $90^\circ$) значение $\sin\alpha$ также увеличивается. Следовательно, ускорение тела возрастает. Большее ускорение означает, что скорость тела будет расти быстрее. Таким образом, при скатывании с той же высоты или на той же длине пути, итоговая скорость тела будет больше при большем угле наклона.

Ответ: При увеличении угла наклона скорость тела, скатывающегося с плоскости, увеличивается.

Задача 4. Работа $\text{A}$ силы $\text{F}$ по перемещению тела на расстояние $\text{s}$ определяется формулой $A = F \cdot s \cdot \cos\alpha$, где $\alpha$ – это угол между вектором силы $\vec{F}$ и вектором скорости $\vec{v}$ (который совпадает по направлению с вектором перемещения $\vec{s}$). Зависимость работы от этого угла определяется функцией косинуса:

1. Если угол $\alpha$ острый ($0^\circ \le \alpha < 90^\circ$), то $\cos\alpha > 0$, и работа положительна. Сила помогает движению, увеличивая кинетическую энергию тела. Максимальная положительная работа совершается при $\alpha = 0^\circ$.

2. Если угол $\alpha$ прямой ($\alpha = 90^\circ$), то $\cos\alpha = 0$, и работа равна нулю. Сила не влияет на изменение скорости.

3. Если угол $\alpha$ тупой ($90^\circ < \alpha \le 180^\circ$), то $\cos\alpha < 0$, и работа отрицательна. Сила препятствует движению, уменьшая кинетическую энергию тела.

Ответ: Работа прямо пропорциональна косинусу угла между направлением действующей силы и направлением скорости тела. Если угол острый - работа положительна, если прямой - равна нулю, если тупой - отрицательна.