Номер 5, страница 104 - гдз по физике 7 класс учебник Пурышева, Важеевская

5. В каком случае работа отрицательна?

Решение

Механическая работа, совершаемая постоянной силой, определяется по формуле:

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

где:

• $A$ – работа, измеряемая в Джоулях (Дж);
• $F$ – модуль силы, действующей на тело, измеряемый в Ньютонах (Н);
• $s$ – модуль перемещения тела, измеряемый в метрах (м);
• $\alpha$ – угол между направлением вектора силы $\vec{F}$ и вектора перемещения $\vec{s}$.

Знак работы зависит от значения косинуса угла $\alpha$, так как величины $F$ и $s$ (модули векторов) всегда неотрицательны.

Рассмотрим возможные значения $\cos(\alpha)$:

1. Если угол $\alpha$ острый ($0^\circ \le \alpha < 90^\circ$), то $\cos(\alpha) > 0$, и работа $A$ положительна. Это означает, что сила способствует движению тела.

2. Если угол $\alpha$ прямой ($\alpha = 90^\circ$), то $\cos(90^\circ) = 0$, и работа $A$ равна нулю. Это означает, что сила перпендикулярна перемещению и не влияет на изменение скорости тела.

3. Если угол $\alpha$ тупой ($90^\circ < \alpha \le 180^\circ$), то $\cos(\alpha) < 0$, и работа $A$ отрицательна. Это означает, что сила препятствует движению тела, она направлена в сторону, противоположную перемещению.

Таким образом, работа является отрицательной, когда сила, действующая на тело, направлена против его перемещения (или когда проекция вектора силы на направление перемещения отрицательна).

Примеры:

• Работа силы трения скольжения. Сила трения всегда направлена в сторону, противоположную движению. Угол между силой трения и перемещением составляет $180^\circ$. Так как $\cos(180^\circ) = -1$, работа силы трения всегда отрицательна.
• Работа силы тяжести при движении тела вверх. Когда тело движется вертикально вверх, сила тяжести направлена вниз. Угол между силой тяжести и перемещением равен $180^\circ$, поэтому работа силы тяжести отрицательна.
• Работа тормозящей силы. При торможении автомобиля сила торможения направлена против движения, поэтому ее работа отрицательна, что приводит к уменьшению кинетической энергии автомобиля.

Ответ: Работа отрицательна в том случае, когда угол между вектором силы и вектором перемещения тела является тупым ($90^\circ < \alpha \le 180^\circ$), то есть когда сила (или ее составляющая) направлена в сторону, противоположную направлению движения.