Номер 13, страница 59 - гдз по физике 9 класс тетрадь-тренажёр Артеменков, Белага

V. Законы сохранения в механике. Выполняем тест - номер 13, страница 59.

Условие.

13. Положительная работа совершается в случае, если:

1) человек опёрся о стену дома и воздействует на неё с некоторой силой

2) пороховые газы воздействуют на пулю с некоторой силой при её движении внутри ствола ружья

3) пробка плавает на поверхности воды

4) автомобиль останавливается после выключения двигателя

Решение.

Согласно определению, механическая работа $\text{A}$ совершается, когда на тело действует сила $\text{F}$ и тело под действием этой силы совершает перемещение $\text{s}$. Работа вычисляется по формуле:

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

где $\alpha$ — это угол между вектором силы $\vec{F}$ и вектором перемещения $\vec{s}$.

Работа считается положительной ($A>0$), если угол $\alpha$ острый ($0^\circ \le \alpha < 90^\circ$). Это происходит, когда направление силы (или её проекции на направление движения) совпадает с направлением перемещения. Положительная работа приводит к увеличению кинетической энергии тела.

Работа считается отрицательной ($A<0$), если угол $\alpha$ тупой ($90^\circ < \alpha \le 180^\circ$), то есть сила направлена против движения.

Работа равна нулю ($A=0$), если перемещение отсутствует ($s=0$) или сила перпендикулярна перемещению ($\alpha=90^\circ$).

Рассмотрим каждый из предложенных случаев:

① человек опёрся о стену дома и воздействует на неё с некоторой силой

Человек прикладывает силу к стене, однако стена остается неподвижной. Перемещение стены равно нулю ($s=0$). Следовательно, работа, совершаемая человеком, также равна нулю: $A = F \cdot 0 \cdot \cos(\alpha) = 0$.

② пороховые газы воздействуют на пулю с некоторой силой при её движении внутри ствола ружья

Сила давления пороховых газов направлена вдоль ствола и толкает пулю вперёд. Перемещение пули происходит в том же направлении. Угол между силой и перемещением $\alpha = 0^\circ$. Поскольку $\cos(0^\circ) = 1$, работа, совершаемая пороховыми газами, положительна: $A = F \cdot s > 0$.

③ пробка плавает на поверхности воды

Если пробка плавает, находясь в равновесии, она не совершает вертикального или горизонтального перемещения ($s=0$). Равнодействующая сил, действующих на неё (сила тяжести и сила Архимеда), равна нулю. Работа не совершается.

④ автомобиль останавливается после выключения двигателя

На автомобиль действуют силы сопротивления (трение качения, сопротивление воздуха). Эти силы направлены в сторону, противоположную направлению движения. Угол между вектором силы сопротивления и вектором перемещения составляет $180^\circ$. Поскольку $\cos(180^\circ) = -1$, работа сил сопротивления является отрицательной: $A < 0$.

Таким образом, единственным случаем, где совершается положительная работа, является второй вариант.

Ответ: 2.