Номер 2, страница 134, 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 2, страница 134.

Условие.

2. На рисунке 16.2 изображены силы, действующие на движущийся вправо брусок.

Рис. 16.2

а) Работа какой силы (сил) положительна?

б) Работа какой силы (сил) отрицательна?

в) Работа какой силы (сил) равна нулю?

Решение.

Решение

Работа, совершаемая силой, определяется по формуле: $A = F \cdot s \cdot \cos(\alpha)$, где $\text{F}$ - модуль силы, $\text{s}$ - модуль перемещения, а $\alpha$ - угол между вектором силы и вектором перемещения. Знак работы зависит от косинуса угла $\alpha$. Брусок движется вправо, следовательно, вектор перемещения $\vec{s}$ направлен вправо.

а) Работа какой силы (сил) положительна?

Работа силы является положительной ($A > 0$), если угол $\alpha$ между направлением силы и направлением перемещения является острым ($0^\circ \leq \alpha < 90^\circ$), так как в этом случае $\cos(\alpha) > 0$.

На рисунке сила натяжения нити $\vec{T}$ сонаправлена с перемещением бруска. Угол между вектором силы $\vec{T}$ и вектором перемещения $\vec{s}$ равен $0^\circ$. Так как $\cos(0^\circ) = 1$, работа силы натяжения положительна.

Ответ: Положительную работу совершает сила натяжения нити $\vec{T}$.

б) Работа какой силы (сил) отрицательна?

Работа силы является отрицательной ($A < 0$), если угол $\alpha$ между направлением силы и направлением перемещения является тупым ($90^\circ < \alpha \leq 180^\circ$), так как в этом случае $\cos(\alpha) < 0$.

Сила трения $\vec{F}_{тр}$ направлена против движения, то есть влево. Угол между вектором силы трения $\vec{F}_{тр}$ и вектором перемещения $\vec{s}$ равен $180^\circ$. Так как $\cos(180^\circ) = -1$, работа силы трения отрицательна.

Ответ: Отрицательную работу совершает сила трения $\vec{F}_{тр}$.

в) Работа какой силы (сил) равна нулю?

Работа силы равна нулю ($A = 0$), если угол $\alpha$ между направлением силы и направлением перемещения равен $90^\circ$, так как $\cos(90^\circ) = 0$.

Сила тяжести $\vec{F}_{т}$ направлена вертикально вниз, а сила нормальной реакции опоры $\vec{N}$ – вертикально вверх. Перемещение бруска происходит в горизонтальном направлении. Таким образом, векторы этих сил перпендикулярны вектору перемещения. Угол между каждой из этих сил и вектором перемещения равен $90^\circ$. Следовательно, работа силы тяжести и работа силы нормальной реакции опоры равны нулю.

Ответ: Работу, равную нулю, совершают сила тяжести $\vec{F}_{т}$ и сила нормальной реакции опоры $\vec{N}$.