Номер 14, страница 59 - гдз по физике 9 класс тетрадь-тренажёр Артеменков, Белага

V. Законы сохранения в механике. Выполняем тест - номер 14, страница 59.

Условие.

14. Отрицательная 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.

Решение

Механическая работа совершается, когда на тело действует сила и оно при этом движется. Работа $\text{A}$ вычисляется по формуле: $A = F \cdot s \cdot \cos(\alpha)$, где $\text{F}$ — модуль силы, $\text{s}$ — модуль перемещения тела, а $\alpha$ — угол между вектором силы и вектором перемещения.

Знак работы зависит от угла $\alpha$. Работа является положительной ($A > 0$), если сила способствует движению (угол $\alpha$ острый, $0 \le \alpha < 90^\circ$). Работа равна нулю ($A = 0$), если сила перпендикулярна перемещению ($\alpha = 90^\circ$) или если перемещение отсутствует ($s = 0$). Работа является отрицательной ($A < 0$), если сила препятствует движению (угол $\alpha$ тупой, $90^\circ < \alpha \le 180^\circ$).

Рассмотрим предложенные варианты:

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

Человек прикладывает к стене силу, но стена при этом не перемещается. Поскольку перемещение $s = 0$, работа, совершаемая силой человека, 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 толкает пулю вперёд, и пуля движется в том же направлении. Угол между вектором силы и вектором перемещения равен $0^\circ$. Следовательно, $\cos(0^\circ) = 1$, и работа пороховых газов положительна: $A > 0$. Эта работа увеличивает кинетическую энергию пули.

③ пробка плавает на поверхности воды

Если пробка находится в состоянии покоя на поверхности воды, её перемещение равно нулю ($s=0$). Следовательно, работа всех действующих на неё сил (силы тяжести и выталкивающей силы) равна нулю.

④ автомобиль останавливается после выключения двигателя

После выключения двигателя на автомобиль действуют силы сопротивления движению: сила трения и сила сопротивления воздуха. Эти силы всегда направлены в сторону, противоположную направлению движения автомобиля. Вектор перемещения автомобиля совпадает с направлением его движения. Таким образом, угол $\alpha$ между силой сопротивления и перемещением равен $180^\circ$. Так как $\cos(180^\circ) = -1$, работа сил сопротивления отрицательна: $A < 0$. Именно эта отрицательная работа приводит к уменьшению кинетической энергии автомобиля до нуля, то есть к его остановке.

Следовательно, отрицательная работа совершается в четвёртом случае.

Ответ: 4.