Ответьте на вопросы, страница 176 - гдз по физике 7 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопросы

1. Почему механическая работа при движении тела по инерции равна 0?

2. Почему сила трения всегда совершает отрицательную работу?

1. Механическая работа $\text{A}$ определяется формулой $A = Fs \cos\alpha$, где $\text{F}$ – это сила, действующая на тело, $\text{s}$ – перемещение тела, а $\alpha$ – угол между направлением силы и направлением перемещения. Работа совершается только тогда, когда на тело действует сила, и под действием этой силы тело перемещается.

Движение по инерции, согласно первому закону Ньютона, – это движение тела с постоянной скоростью при отсутствии внешних воздействий или когда все внешние силы, действующие на тело, скомпенсированы. В обоих случаях равнодействующая (суммарная) сила, приложенная к телу, равна нулю ($F_{рез} = 0$).

Поскольку работа прямо пропорциональна силе, то если равнодействующая сила равна нулю ($F=0$), то и работа, совершаемая этой силой, также будет равна нулю: $A = 0 \cdot s \cos\alpha = 0$.

Ответ: При движении тела по инерции равнодействующая всех сил, приложенных к телу, равна нулю, поэтому и механическая работа, совершаемая этой равнодействующей силой, также равна нулю.

2. Знак механической работы $A = Fs \cos\alpha$ зависит от косинуса угла $\alpha$ между вектором силы $\vec{F}$ и вектором перемещения $\vec{s}$. Работа считается отрицательной, если угол $\alpha$ лежит в диапазоне от $90^\circ$ до $180^\circ$ (т.е. $90^\circ < \alpha \le 180^\circ$), так как в этом случае $\cos\alpha < 0$.

Сила трения скольжения всегда направлена против движения тела. Это означает, что вектор силы трения $\vec{F}_{тр}$ и вектор перемещения $\vec{s}$ всегда направлены в противоположные стороны. Угол $\alpha$ между ними составляет $180^\circ$.

Косинус угла $180^\circ$ равен $-1$. Поэтому работа силы трения вычисляется как:

$A_{тр} = F_{тр}s \cos(180^\circ) = F_{тр}s \cdot (-1) = -F_{тр}s$

Так как модули силы трения $F_{тр}$ и перемещения $\text{s}$ являются положительными величинами (или равны нулю), произведение $-F_{тр}s$ всегда будет отрицательным (или равным нулю, если нет перемещения). Поэтому сила трения всегда совершает отрицательную работу.

Ответ: Сила трения всегда направлена в сторону, противоположную перемещению тела, поэтому угол между вектором силы трения и вектором перемещения составляет $180^\circ$. Косинус этого угла равен $-1$, что делает работу силы трения отрицательной.