Номер 6, страница 100 - гдз по физике 7 класс сборник задач Исаченкова, Гладков

Механическая работа $\text{A}$ определяется формулой $A = F \cdot s \cdot \cos(\alpha)$, где $\text{F}$ — модуль силы, $\text{s}$ — модуль перемещения тела, а $\alpha$ — угол между направлением силы и направлением перемещения. Поскольку модули силы и перемещения всегда неотрицательны ($F \ge 0$, $s \ge 0$), знак работы зависит от знака косинуса угла $\alpha$.

Работа силы положительна

Работа силы положительна ($A > 0$), если угол $\alpha$ между вектором силы $\vec{F}$ и вектором перемещения $\vec{s}$ является острым, то есть $0 \le \alpha < 90^\circ$. В этом случае $\cos(\alpha) > 0$. Физически это означает, что сила (или ее проекция на направление движения) сонаправлена с перемещением и способствует этому движению, ускоряя тело или помогая ему преодолевать сопротивление. Например, работа силы тяжести при падении тела вниз является положительной, так как сила тяжести и перемещение направлены в одну сторону (вниз).

Ответ: Работа силы положительна, когда угол между направлением действия силы и направлением перемещения тела острый ($0 \le \alpha < 90^\circ$).

Работа силы отрицательна

Работа силы отрицательна ($A < 0$), если угол $\alpha$ между вектором силы $\vec{F}$ и вектором перемещения $\vec{s}$ является тупым, то есть $90^\circ < \alpha \le 180^\circ$. В этом случае $\cos(\alpha) < 0$. Это означает, что сила (или ее проекция) направлена в сторону, противоположную перемещению, и препятствует движению, замедляя тело. Классическим примером является работа силы трения скольжения: она всегда направлена против движения, поэтому ее работа всегда отрицательна.

Ответ: Работа силы отрицательна, когда угол между направлением действия силы и направлением перемещения тела тупой ($90^\circ < \alpha \le 180^\circ$).

Работа силы равна нулю

Работа силы равна нулю ($A = 0$) в трех случаях:

1. На тело не действует сила ($F = 0$).

2. Тело не перемещается ($s = 0$), даже если на него действует сила. Например, если вы толкаете стену, но она не сдвигается с места, работа силы упругости вашей руки равна нулю.

3. Угол $\alpha$ между вектором силы и вектором перемещения равен $90^\circ$. В этом случае $\cos(90^\circ) = 0$. Это означает, что сила перпендикулярна перемещению. Например, сила тяжести не совершает работы, когда тело движется по горизонтальной поверхности. Аналогично, сила нормальной реакции опоры не совершает работы при движении тела по этой опоре.

Ответ: Работа силы равна нулю, если сила, действующая на тело, равна нулю, или перемещение тела равно нулю, или сила перпендикулярна перемещению ($\alpha = 90^\circ$).