Номер 2, страница 61 - гдз по физике 9 класс тетрадь-тренажёр Артеменков, Белага

V. Законы сохранения в механике. Работаем с текстом - номер 2, страница 61.

Условие.

2. Можно ли употребить термин «механическая работа» для каждого из приведённых примеров? Объясните свой ответ в каждом случае.

Учитель работает у доски.

При падении мяча сила тяжести, действующая на мяч, совершила работу.

При подъёме лифта сила тяги двигателя совершает работу.

Работает двигатель включённого автомобиля.

Решение.

Учитель работает у доски. В данном случае слово «работает» используется в бытовом, а не в физическом смысле. Механическая работа совершается, когда на тело действует сила, и тело перемещается под действием этой силы. Формула механической работы: $A = F \cdot s \cdot \cos(\alpha)$, где $\text{F}$ — сила, $\text{s}$ — перемещение, а $\alpha$ — угол между направлением силы и перемещения. Хотя учитель может совершать отдельные действия, являющиеся механической работой (например, поднимать мел), само утверждение «учитель работает у доски» описывает его профессиональную деятельность в целом, которая включает умственный труд и не обязательно связана с перемещением тела под действием силы. Если учитель стоит неподвижно, его перемещение равно нулю ($s=0$), и механическая работа не совершается. Поэтому употребить термин «механическая работа» для описания всей деятельности учителя некорректно.

Ответ: Нет, нельзя, так как в данном выражении слово «работает» используется в бытовом смысле и не обязательно подразумевает наличие силы и перемещения тела под действием этой силы, что является необходимым условием для совершения механической работы.

При падении мяча сила тяжести, действующая на мяч, совершила работу. В этом случае выполнены все условия для совершения механической работы. На мяч действует сила тяжести ($F_{тяж}$), направленная вертикально вниз. При падении мяч перемещается ($\text{s}$) также вертикально вниз. Поскольку направление силы и направление перемещения совпадают (угол между ними $\alpha = 0^\circ$), сила тяжести совершает положительную механическую работу. Работа силы тяжести равна $A = F_{тяж} \cdot s$. Следовательно, данное утверждение корректно с точки зрения физики.

Ответ: Да, можно, так как на мяч действует сила тяжести, и под действием этой силы мяч совершает перемещение в том же направлении.

При подъёме лифта сила тяги двигателя совершает работу. Данное утверждение является верным. Двигатель через систему тросов создает силу тяги ($F_{тяги}$), направленную вверх. Лифт под действием этой силы перемещается вверх на некоторое расстояние ($\text{s}$). Направление силы тяги и направление перемещения лифта совпадают, поэтому сила тяги совершает положительную механическую работу, равную $A = F_{тяги} \cdot s$. Все условия для совершения механической работы соблюдены.

Ответ: Да, можно, так как сила тяги двигателя приложена к лифту, и лифт перемещается в направлении действия этой силы.

Работает двигатель включённого автомобиля. Это утверждение, как и в первом примере, скорее описывает процесс или состояние, а не совершение механической работы в физическом смысле. Внутри двигателя, безусловно, совершается механическая работа: сила давления газов перемещает поршни. Однако, если автомобиль стоит на месте с работающим двигателем (на холостом ходу), то он не совершает перемещения ($s=0$), и, следовательно, двигатель не совершает работы по перемещению автомобиля. В этом случае энергия топлива преобразуется в основном в тепловую энергию. Если же автомобиль движется, то двигатель совершает механическую работу, которая приводит к движению автомобиля. Таким образом, фраза «работает двигатель» сама по себе неоднозначна и не всегда означает совершение полезной механической работы по перемещению всего автомобиля.

Ответ: Нет, нельзя однозначно утверждать, так как фраза описывает состояние двигателя. Механическая работа по перемещению автомобиля совершается только тогда, когда автомобиль движется. Если автомобиль неподвижен, полезная механическая работа по его перемещению равна нулю.