Номер 2, страница 184, часть 1 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 5. Законы сохранения в механике. Параграф 44. Механическая работа. Мощность. Вопросы и задания - номер 2, страница 184.

Условие.

2. В каком случае сила, приложенная к движущемуся телу, не совершает работу?

Решение.

Решение

Механическая работа, совершаемая постоянной силой, определяется как произведение модуля силы, модуля перемещения и косинуса угла между векторами силы и перемещения. Формула для вычисления работы имеет вид:
$A = F \cdot s \cdot \cos(\alpha)$
где $\text{A}$ – работа силы, $\text{F}$ – модуль приложенной силы, $\text{s}$ – модуль перемещения тела, а $\alpha$ – угол между направлением силы и направлением перемещения.

Для того чтобы работа $\text{A}$ равнялась нулю, необходимо, чтобы один из множителей в правой части формулы был равен нулю.

Согласно условию задачи, к телу приложена ненулевая сила ($F \neq 0$), и тело находится в движении, то есть его перемещение не равно нулю ($s \neq 0$). Следовательно, единственным условием, при котором работа будет равна нулю, является равенство нулю косинуса угла $\alpha$:
$\cos(\alpha) = 0$

Это равенство выполняется, когда угол $\alpha$ составляет $90^\circ$. Это означает, что вектор силы $\vec{F}$ перпендикулярен вектору перемещения $\vec{s}$.

Примерами таких ситуаций являются:

1. Сила тяжести, действующая на тело, движущееся по горизонтальной поверхности. Сила тяжести направлена вертикально вниз, а перемещение происходит горизонтально.

2. Сила реакции опоры, действующая на тело, движущееся по поверхности. Эта сила всегда перпендикулярна поверхности, а значит, и перемещению вдоль нее.

3. Сила притяжения, действующая на спутник, который движется по круговой орбите. Сила направлена к центру орбиты, а вектор скорости (и малого перемещения) направлен по касательной, то есть перпендикулярно силе.

Ответ: Сила, приложенная к движущемуся телу, не совершает работу в том случае, когда направление действия силы перпендикулярно направлению перемещения тела, то есть угол между вектором силы и вектором перемещения составляет $90^\circ$.