Номер 7, страница 19, часть 2 - гдз по физике 9 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 2. Глава 4. Механическая работа. Механическая энергия. Закон сохранения механической энергии. Параграф 25. Общее определение механической работы. Мощность - номер 7, страница 19.

Условие.

7. Группа лыжников прыгает с трамплина (рис. 7). Определите, на каком из участков траектории (AB, BC и т. д.) работы указанных в таблице сил: положительны; отрицательны; равны нулю. Заполните таблицу, записывая ответы в виде $A > 0$, $A < 0$, $A = 0$.

Рис. 7

Участок траектории

AB BC CD DE EF

Сила тяжести

Сила реакции опоры снега

Сила трения скольжения о снег

Сила сопротивления воздуха

Решение.

Решение

Работа силы $A$ определяется по формуле $A = F \cdot s \cdot \cos\alpha$, где $F$ — модуль силы, $s$ — модуль перемещения, а $\alpha$ — угол между векторами силы $\vec{F}$ и перемещения $\vec{s}$. Знак работы зависит от этого угла: работа положительна ($A > 0$), если угол $\alpha$ острый ($0 \le \alpha < 90^\circ$); работа отрицательна ($A < 0$), если угол $\alpha$ тупой ($90^\circ < \alpha \le 180^\circ$); работа равна нулю ($A = 0$), если угол $\alpha$ прямой ($\alpha = 90^\circ$) или если сила не действует ($F=0$).

Проанализируем работу каждой из указанных сил на всех участках траектории.

Сила тяжести

Сила тяжести $\vec{F}_{тяж}$ всегда направлена вертикально вниз. Ее работа положительна, когда лыжник движется вниз (его высота уменьшается), и отрицательна, когда он движется вверх (высота увеличивается). На участке AB лыжник спускается, поэтому работа $A > 0$. На участке BC он поднимается, работа $A < 0$. На участке CD он продолжает подъем в полете, работа $A < 0$. На участке DE лыжник спускается в полете, работа $A > 0$. На участке EF он продолжает спуск по склону, работа $A > 0$.

Сила реакции опоры снега

Сила реакции опоры $\vec{N}$ всегда направлена перпендикулярно поверхности опоры. Вектор перемещения $\vec{s}$ направлен по касательной к траектории, то есть вдоль поверхности. Следовательно, угол между силой реакции опоры и перемещением всегда равен $90^\circ$, и работа этой силы равна нулю. В полете (участки CD и DE) эта сила отсутствует, и ее работа также равна нулю. Таким образом, на всех участках (AB, BC, CD, DE, EF) работа силы реакции опоры равна нулю, $A = 0$.

Сила трения скольжения о снег

Сила трения скольжения $\vec{F}_{тр}$ направлена против вектора скорости, то есть угол между силой и перемещением равен $180^\circ$. Ее работа отрицательна. В полете трения о снег нет. На участках AB, BC, EF лыжник скользит по снегу, поэтому работа силы трения отрицательна, $A < 0$. На участках CD и DE лыжник в воздухе, сила трения о снег отсутствует, и ее работа равна нулю, $A = 0$.

Сила сопротивления воздуха

Сила сопротивления воздуха $\vec{F}_{сопр}$ всегда направлена против вектора скорости. Поскольку лыжник движется на всех участках траектории, работа силы сопротивления воздуха на всех участках (AB, BC, CD, DE, EF) отрицательна, $A < 0$.

Ответ:

Итоговая заполненная таблица:

Участок траектории	AB	BC	CD	DE	EF
Сила тяжести	$A > 0$	$A < 0$	$A < 0$	$A > 0$	$A > 0$
Сила реакции опоры снега	$A = 0$	$A = 0$	$A = 0$	$A = 0$	$A = 0$
Сила трения скольжения о снег	$A < 0$	$A < 0$	$A = 0$	$A = 0$	$A < 0$
Сила сопротивления воздуха	$A < 0$	$A < 0$	$A < 0$	$A < 0$	$A < 0$