Номер 17, страница 140, часть 1 - гдз по физике 9 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Механические явления. Глава III. Законы сохранения в механике. Параграф 16. Механическая работа. Мощность - номер 17, страница 140.

Условие.

17. Каков знак работы силы трения скольжения при скатывании санок с горы? Сделайте пояснительный рисунок.

Решение.

Работа силы $\text{A}$ определяется как произведение модуля силы $\text{F}$, модуля перемещения $\text{s}$ и косинуса угла $\alpha$ между направлением силы и направлением перемещения. Математически это выражается формулой:$A = F \cdot s \cdot \cos(\alpha)$

Знак работы зависит от угла $\alpha$:

• Если угол $\alpha$ острый ($0^\circ \le \alpha < 90^\circ$), то $\cos(\alpha) > 0$ и работа $A > 0$ (положительная).
• Если угол $\alpha$ тупой ($90^\circ < \alpha \le 180^\circ$), то $\cos(\alpha) < 0$ и работа $A < 0$ (отрицательная).
• Если угол $\alpha$ прямой ($\alpha = 90^\circ$), то $\cos(\alpha) = 0$ и работа $A = 0$.

В случае скатывания санок с горы, вектор перемещения $\vec{s}$ направлен вниз по склону. Сила трения скольжения $\vec{F}_{тр}$ всегда направлена в сторону, противоположную направлению движения. Следовательно, вектор силы трения $\vec{F}_{тр}$ направлен вверх по склону.

Таким образом, угол $\alpha$ между вектором силы трения $\vec{F}_{тр}$ и вектором перемещения $\vec{s}$ составляет $180^\circ$. Так как $\cos(180^\circ) = -1$, работа силы трения скольжения будет отрицательной.$A_{тр} = F_{тр} \cdot s \cdot \cos(180^\circ) = - F_{тр} \cdot s$Отрицательный знак работы означает, что действие силы трения направлено против движения, что приводит к уменьшению механической энергии санок (она переходит в тепловую энергию).

Пояснительный рисунок:

Ответ: Знак работы силы трения скольжения при скатывании санок с горы — отрицательный.