Номер 442, страница 68 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Работа силы. Законы движения и взаимодействия тел - номер 442, страница 68.

442. Стрела, выпущенная из лука, описывает криволинейную траекторию. Совершает ли работу сила тяжести при подъёме стрелы до максимальной высоты и при падении стрелы с этой высоты на поверхность Земли?

Решение

Механическая работа совершается, когда на тело действует сила, и тело под действием этой силы перемещается. Работа $A$ вычисляется по формуле $A = F \cdot s \cdot \cos(\alpha)$, где $F$ — сила, $s$ — перемещение, а $\alpha$ — угол между направлением силы и направлением перемещения. Сила тяжести, действующая на стрелу, всегда направлена вертикально вниз.

при подъёме стрелы до максимальной высоты

Во время подъёма стрела движется вверх. Сила тяжести направлена вниз, то есть в сторону, противоположную вертикальной составляющей перемещения. Угол между вектором силы тяжести и вектором вертикального перемещения составляет $180°$. Так как $\cos(180°) = -1$, работа силы тяжести отрицательна ($A < 0$). Это означает, что сила тяжести совершает работу, препятствуя движению стрелы вверх и уменьшая её скорость.

Ответ: Да, при подъёме стрелы до максимальной высоты сила тяжести совершает отрицательную работу.

при падении стрелы с этой высоты на поверхность Земли

Во время падения стрела движется вниз. Сила тяжести также направлена вниз. В этом случае направления силы тяжести и вертикальной составляющей перемещения совпадают. Угол между их векторами равен $0°$. Так как $\cos(0°) = 1$, работа силы тяжести положительна ($A > 0$). Это означает, что сила тяжести совершает работу, способствуя движению стрелы вниз и увеличивая её скорость.

Ответ: Да, при падении стрелы с максимальной высоты сила тяжести совершает положительную работу.