Номер 9, страница 138, 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 9, страница 138.

Условие.

9. Брусок сдвинули по столу вправо, а затем вернули в начальное положение, прикладывая к нему горизонтально направленные силы. При движении бруска вправо работа силы трения была равна -2 Дж. Чему равна работа силы трения при возвращении бруска в начальное положение? Чему равна суммарная работа силы трения скольжения?

Решение.

Дано:

Работа силы трения при движении бруска вправо $A_{тр1} = -2$ Дж.

Найти:

Работу силы трения при возвращении в начальное положение $A_{тр2}$ - ?

Суммарную работу силы трения скольжения $A_{сумм}$ - ?

Решение:

Работа силы определяется по формуле $A = F \cdot s \cdot \cos(\alpha)$, где $\text{F}$ — модуль силы, $\text{s}$ — модуль перемещения, а $\alpha$ — угол между векторами силы и перемещения. Сила трения скольжения ($F_{тр}$) всегда направлена в сторону, противоположную направлению движения. Это означает, что угол $\alpha$ между вектором силы трения и вектором перемещения всегда составляет $180°$.

Поскольку $\cos(180°) = -1$, работа силы трения всегда отрицательна и рассчитывается как $A_{тр} = -F_{тр} \cdot s$.

Чему равна работа силы трения при возвращении бруска в начальное положение?

При движении бруска вправо на некоторое расстояние $\text{s}$, работа силы трения, согласно условию, равна $A_{тр1} = -2$ Дж. Исходя из формулы, $A_{тр1} = -F_{тр} \cdot s = -2$ Дж.

Когда брусок возвращают в начальное положение, он движется в обратную сторону (влево), но проходит такой же по модулю путь $\text{s}$. Модуль силы трения $F_{тр}$ не изменяется, так как он зависит от коэффициента трения и силы нормальной реакции, которые в данном случае остаются постоянными. Направление силы трения меняется на противоположное (теперь она направлена вправо), но оно снова противоположно вектору перемещения (который направлен влево).

Следовательно, работа силы трения при движении обратно ($A_{тр2}$) будет равна $A_{тр2} = -F_{тр} \cdot s$. Так как из первого этапа движения мы знаем, что $-F_{тр} \cdot s = -2$ Дж, то и работа на обратном пути будет такой же.

Ответ: работа силы трения при возвращении бруска в начальное положение равна $-2$ Дж.

Чему равна суммарная работа силы трения скольжения?

Суммарная работа силы трения $A_{сумм}$ — это алгебраическая сумма работ, совершенных силой трения на всем пути, то есть при движении вправо и обратно.

$A_{сумм} = A_{тр1} + A_{тр2}$

Подставляя известные значения, получаем:

$A_{сумм} = (-2 \text{ Дж}) + (-2 \text{ Дж}) = -4$ Дж.

Ответ: суммарная работа силы трения скольжения равна $-4$ Дж.