Номер 1, страница 95 - гдз по физике 7 класс обучающая тетрадь Шабусов, Дубина

1. Повторяем пройденное. Отвечаем на вопросы.

1.1. Почему работа силы трения скольжения отрицательна? Ответьте развернуто.

1.2. Будет ли равна нулю работа силы, действующей на тело при его равномерном движении? Ответ обоснуйте.

1.1. Почему работа силы трения скольжения отрицательна? Ответьте развернуто.

Механическая работа $\text{A}$ вычисляется по формуле $A = F \cdot s \cdot \cos(\alpha)$, где $\text{F}$ – это модуль силы, $\text{s}$ – модуль перемещения тела, а $\alpha$ – угол между вектором силы $\vec{F}$ и вектором перемещения $\vec{s}$.

Сила трения скольжения $\vec{F}_{тр}$ по своему определению всегда направлена в сторону, противоположную направлению движения (и, соответственно, перемещения) тела. Это означает, что угол $\alpha$ между вектором силы трения и вектором перемещения всегда равен $180^\circ$.

Косинус угла $180^\circ$ равен -1, то есть $\cos(180^\circ) = -1$.

Если подставить это значение в формулу для вычисления работы, мы получим:

$A_{тр} = F_{тр} \cdot s \cdot \cos(180^\circ) = F_{тр} \cdot s \cdot (-1) = -F_{тр} \cdot s$.

Поскольку модуль силы трения $F_{тр}$ и модуль перемещения $\text{s}$ являются величинами неотрицательными, их произведение $F_{тр} \cdot s$ также неотрицательно. Следовательно, работа силы трения $A_{тр}$ всегда отрицательна (или равна нулю, если нет перемещения). Физический смысл отрицательной работы заключается в том, что сила трения препятствует движению и уменьшает механическую энергию тела, преобразуя ее во внутреннюю энергию (тепло).

Ответ: Работа силы трения скольжения отрицательна, потому что вектор силы трения всегда направлен противоположно вектору перемещения тела, и угол между ними составляет $180^\circ$, косинус которого равен -1.

1.2. Будет ли равна нулю работа силы, действующей на тело при его равномерном движении? Ответ обоснуйте.

Нет, работа отдельной силы, действующей на тело при его равномерном движении, не обязательно равна нулю. Равна нулю работа равнодействующей (то есть векторной суммы) всех сил, приложенных к телу.

Обоснование:

1. Согласно первому закону Ньютона, если тело движется равномерно и прямолинейно (с постоянной скоростью), то равнодействующая всех приложенных к нему сил $\vec{F}_{равн}$ равна нулю: $\vec{F}_{равн} = 0$. Соответственно, работа равнодействующей силы $A_{равн} = F_{равн} \cdot s \cdot \cos(\alpha)$ также будет равна нулю, так как $F_{равн} = 0$.

2. Однако на тело могут действовать несколько сил, и работа каждой из них в отдельности может быть отлична от нуля. Рассмотрим пример: ящик тянут по горизонтальному полу с постоянной скоростью. На него действуют как минимум четыре силы: сила тяги $\vec{F}_{тяги}$, сила трения $\vec{F}_{тр}$, сила тяжести $\vec{F}_{тяж}$ и сила нормальной реакции опоры $\vec{N}$.

• Работа силы тяги, направленной по движению, будет положительной ($A_{тяги} > 0$).
• Работа силы трения, направленной против движения, будет отрицательной ($A_{тр} < 0$).
• Работа силы тяжести и силы нормальной реакции опоры будет равна нулю, так как эти силы перпендикулярны вектору перемещения ($A_{тяж} = 0$, $A_{N} = 0$).

Суммарная работа всех сил будет равна нулю, но работа отдельных сил (силы тяги и силы трения) не равна нулю. Работа силы равна нулю только в двух случаях: если сама сила равна нулю, или если она перпендикулярна перемещению.

Ответ: Нет, работа отдельной силы, действующей на тело при его равномерном движении, не обязательно равна нулю. Нулю будет равна только работа равнодействующей всех сил или работа силы, перпендикулярной перемещению.