Номер 2, страница 23 - гдз по физике 9 класс самостоятельные работы Генденштейн, Орлов

Самостоятельная работа 4. Импульс, работа, мощность. Вариант 1 - номер 2, страница 23.

Условие.

2. Тело брошено вертикально вверх. Какую работу совершает действующая на тело сила тяжести во время полёта?

А. При подъёме — положительную, при спуске — отрицательную.

Б. При подъёме — отрицательную, при спуске — положительную.

В. Всё время положительную.

Г. Всё время отрицательную.

Решение.

Решение

Работа $A$, совершаемая постоянной силой $\vec{F}$ при перемещении тела на вектор $\vec{s}$, вычисляется по формуле:

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

где $F$ — модуль силы, $s$ — модуль перемещения, а $\alpha$ — угол между вектором силы $\vec{F}$ и вектором перемещения $\vec{s}$. Знак работы зависит от этого угла.

Сила тяжести $\vec{F}_{тяж}$ всегда направлена вертикально вниз.

Рассмотрим полёт тела в два этапа:

1. При подъёме

Тело движется вертикально вверх, то есть вектор перемещения $\vec{s}$ направлен вверх. Сила тяжести $\vec{F}_{тяж}$ направлена в противоположную сторону — вниз. Угол $\alpha$ между направлением силы и направлением перемещения составляет $180^\circ$. Поскольку $\cos(180^\circ) = -1$, работа силы тяжести на этом этапе отрицательна:

$A_{подъём} = F_{тяж} \cdot s \cdot \cos(180^\circ) = -F_{тяж} \cdot s < 0$

2. При спуске

Тело движется вертикально вниз. Вектор перемещения $\vec{s}$ направлен вниз, совпадая по направлению с вектором силы тяжести $\vec{F}_{тяж}$. Угол $\alpha$ между векторами силы и перемещения равен $0^\circ$. Поскольку $\cos(0^\circ) = 1$, работа силы тяжести на этом этапе положительна:

$A_{спуск} = F_{тяж} \cdot s \cdot \cos(0^\circ) = F_{тяж} \cdot s > 0$

Таким образом, при подъёме работа силы тяжести отрицательная, а при спуске — положительная. Этому соответствует вариант Б.

Ответ: Б. При подъёме — отрицательную, при спуске — положительную.