Номер 1, страница 27 - гдз по физике 9 класс самостоятельные работы Генденштейн, Орлов

Самостоятельная работа 4. Импульс, работа, мощность. Вариант 4 - номер 1, страница 27.

Условие.

Из-за чего уставал Атлант?

В древнегреческих мифах рассказывается о могучем титане Атланте, который держал на своих плечах небесный свод. Атлант очень уставал от своей «работы».

Есть и современная проникновенная песня о каменных атлантах на ступенях Эрмитажа в Санкт-Петербурге (см. фото). В ней поётся: «Их тяжкая работа важней иных работ: из них ослабни кто-то, и небо упадёт!»

Но действительно ли мифический Атлант и атланты на ступенях Эрмитажа совершают механическую работу?

Можно подумать, что это действительно так: ведь удерживая тяжёлый груз, человек и правда сильно устаёт. Но устаёт он не потому, что совершает механическую работу, а потому, что его мышцы постоянно напряжены. Если человек будет, например, держать тот же груз на коленях, он устанет намного меньше, потому что нагрузка будет приходиться не на мышцы, а в основном на кости.

1. Совершает ли человек механическую работу, когда держит тяжёлый груз? Обоснуйте ответ.

Решение.

1. Совершает ли человек механическую работу, когда держит тяжелый груз? Обоснуйте ответ.

Решение

С точки зрения физики, человек, который неподвижно держит тяжелый груз, механическую работу не совершает.

Механическая работа ($A$) — это физическая величина, которая определяется как произведение силы ($F$), действующей на тело, и перемещения ($s$), которое тело совершает под действием этой силы. Формула для вычисления работы выглядит следующим образом:

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

где $\alpha$ — это угол между вектором силы и вектором перемещения.

Когда человек просто держит груз, он прикладывает к нему силу, направленную вертикально вверх и равную по модулю силе тяжести, действующей на груз. Однако сам груз при этом остается неподвижным, то есть его перемещение равно нулю ($s = 0$).

Если подставить значение перемещения в формулу работы, получим:

$A = F \cdot 0 \cdot \cos(\alpha) = 0$

Следовательно, механическая работа, совершаемая человеком над грузом, равна нулю.

Причина, по которой человек устает, заключается не в совершении механической работы, а в физиологических процессах, происходящих в его мышцах. Для удержания груза мышцы находятся в состоянии статического напряжения. Это требует постоянных сокращений и расслаблений мышечных волокон, на что организм тратит химическую энергию. Этот процесс приводит к утомлению, но не является механической работой в физическом смысле этого термина.

Ответ: Нет, человек, неподвижно держащий тяжелый груз, не совершает механической работы, так как перемещение груза равно нулю. Усталость возникает из-за физиологической работы мышц, которые тратят энергию на поддержание статического напряжения.