Номер 441, страница 68 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Работа силы. Законы движения и взаимодействия тел - номер 441, страница 68.

441. Брусок висит на нити. В каком случае сила тяжести совершает работу: а) брусок неподвижен; б) брусок падает на поверхность Земли, если нить обрывается.

Решение

Механическая работа совершается тогда, когда на тело действует сила и под действием этой силы тело перемещается. Работа $A$ вычисляется по формуле $A = F \cdot s \cdot \cos(\alpha)$, где $F$ – это модуль силы, действующей на тело, $s$ – модуль перемещения тела, а $\alpha$ – угол между векторами силы и перемещения.

Для того чтобы сила совершала работу, необходимо, чтобы перемещение тела было отличным от нуля ($s \neq 0$).

Рассмотрим предложенные случаи:

а) брусок неподвижен

В этом случае на брусок действует сила тяжести, но он не перемещается. Его перемещение равно нулю: $s = 0$. Следовательно, работа силы тяжести также равна нулю.

$A = F_{тяж} \cdot 0 = 0$

Ответ: работа силы тяжести не совершается.

б) брусок падает на поверхность Земли, если нить обрывается

Когда нить обрывается, брусок начинает падать. Он движется под действием силы тяжести, следовательно, его перемещение не равно нулю ($s > 0$). Сила тяжести направлена вертикально вниз, и перемещение бруска также направлено вертикально вниз. Угол между направлением силы и перемещения равен $0^{\circ}$, и $\cos(0^{\circ}) = 1$. Таким образом, сила тяжести совершает положительную работу.

$A = F_{тяж} \cdot s \cdot \cos(0^{\circ}) = F_{тяж} \cdot s > 0$

Ответ: сила тяжести совершает работу.