Задание 1, страница 176 - гдз по физике 7 класс учебник Закирова, Аширов

Задание 1

Приведите примеры механической работы.

Решение:

Механическая работа в физике совершается в том случае, когда на тело действует сила, и под действием этой силы тело перемещается. Работа является мерой энергии, которая передается от одного тела к другому. Величина механической работы $\text{A}$ вычисляется по формуле: $A = F \cdot s \cdot \cos(\alpha)$, где $\text{F}$ — это модуль приложенной силы, $\text{s}$ — модуль перемещения тела, а $\alpha$ — угол между направлением силы и направлением перемещения.

Из формулы следует, что работа может быть:
- Положительной, если сила способствует движению (угол $\alpha$ между силой и перемещением острый, $0^\circ \le \alpha < 90^\circ$).
- Отрицательной, если сила препятствует движению (угол $\alpha$ тупой, $90^\circ < \alpha \le 180^\circ$).
- Равной нулю, если сила перпендикулярна перемещению ($\alpha = 90^\circ$) или если перемещение отсутствует ($s = 0$).

Вот несколько конкретных примеров совершения механической работы:

1. Поднятие груза
Когда человек поднимает штангу, он прикладывает к ней силу, направленную вверх. Штанга также перемещается вверх. Так как направления силы и перемещения совпадают ($\alpha = 0^\circ$), работа, совершаемая человеком, является положительной.

2. Движение санок
Когда ребенок тянет санки за веревку, он прикладывает силу тяги, направленную под углом к горизонту. Санки перемещаются горизонтально. Работа силы тяги будет положительной, так как угол между силой и перемещением острый. Сила трения, направленная против движения, совершает отрицательную работу.

3. Падение камня
На камень, падающий с высоты, действует сила тяжести, направленная вертикально вниз. Перемещение камня также направлено вниз. Поскольку направления силы и перемещения совпадают, сила тяжести совершает положительную работу, увеличивая скорость камня.

4. Торможение автомобиля
При торможении сила трения (в тормозных колодках и между шинами и дорогой) направлена против движения автомобиля. Так как сила и перемещение направлены в противоположные стороны ($\alpha = 180^\circ$), сила трения совершает отрицательную работу, уменьшая кинетическую энергию автомобиля.

Также важно понимать, в каких случаях механическая работа не совершается. Например, если человек просто держит груз неподвижно, перемещение равно нулю ($s = 0$), и работа не совершается, несмотря на мышечное усилие. Если нести сумку, идя по горизонтальной дороге, то сила, удерживающая сумку, направлена вертикально вверх, а перемещение — горизонтально. Угол между ними равен $90^\circ$, поэтому работа этой силы равна нулю.

Ответ:

Примерами механической работы являются:
• Подъемный кран поднимает строительный блок (сила натяжения троса совершает положительную работу).
• Лошадь тянет плуг по полю (сила тяги лошади совершает положительную работу).
• Ветер толкает парусную лодку (сила давления ветра совершает положительную работу).
• Сила тяжести при скатывании лыжника с горы (совершает положительную работу).
• Сила трения при скольжении ящика по полу до полной остановки (совершает отрицательную работу).
• Сжатие или растяжение пружины (внешняя сила совершает работу над пружиной).