Номер 4, страница 62 - гдз по физике 7 класс тесты Шабусов, Батурчик

4. Ваня толкает ящик, на котором сидит Алиса, по горизонтальной поверхности. Какая из сил, действующих на ящик, не совершает работу?

а) Вес Алисы;

б) сила тяги Вани;

в) сила упругости со стороны поверхности;

г) сила трения;

д) сила тяжести ящика.

Решение

Механическая работа $\text{A}$ совершается, когда под действием силы $\vec{F}$ тело совершает перемещение $\vec{s}$. Работа вычисляется по формуле:
$A = F \cdot s \cdot \cos(\alpha)$
где $\text{F}$ – модуль силы, $\text{s}$ – модуль перемещения, а $\alpha$ – угол между направлением силы и направлением перемещения.

Из формулы следует, что работа равна нулю ($A=0$), если сила перпендикулярна перемещению. В этом случае угол $\alpha = 90^\circ$, а косинус этого угла $\cos(90^\circ) = 0$.

По условию задачи, ящик движется по горизонтальной поверхности. Это означает, что вектор перемещения $\vec{s}$ направлен горизонтально. Проанализируем каждую из сил, действующих на ящик, чтобы определить, какая из них не совершает работу.

а) Вес Алисы
Вес Алисы – это сила, с которой она давит на ящик. Эта сила направлена вертикально вниз. Поскольку перемещение ящика происходит горизонтально, угол между этой силой и перемещением составляет $90^\circ$. Следовательно, работа, совершаемая весом Алисы, равна нулю.

б) сила тяги Вани
Сила тяги, которую прикладывает Ваня, заставляет ящик двигаться, и она направлена по ходу движения, то есть горизонтально. Угол между силой тяги и перемещением равен $0^\circ$. Работа этой силы положительна ($A > 0$), так как $\cos(0^\circ) = 1$.

в) сила упругости со стороны поверхности
Сила упругости, также известная как сила нормальной реакции опоры, действует со стороны поверхности на ящик. Она направлена перпендикулярно поверхности, то есть вертикально вверх. Угол между этой силой и горизонтальным перемещением равен $90^\circ$. Следовательно, работа силы упругости равна нулю.

г) сила трения
Сила трения направлена против движения. Так как ящик движется горизонтально, сила трения также направлена горизонтально, но в противоположную сторону. Угол между силой трения и перемещением равен $180^\circ$. Работа этой силы отрицательна ($A < 0$), так как $\cos(180^\circ) = -1$.

д) сила тяжести ящика
Сила тяжести, действующая на ящик, направлена вертикально вниз к центру Земли. Угол между силой тяжести и горизонтальным перемещением равен $90^\circ$. Таким образом, работа силы тяжести равна нулю.

В итоге, работу не совершают все силы, которые перпендикулярны направлению движения ящика. В данном случае это: вес Алисы, сила упругости со стороны поверхности и сила тяжести ящика.

Ответ: а), в), д).