Номер 4, страница 63 - гдз по физике 7 класс тесты Шабусов, Батурчик

4. Алиса тянет санки, на которых сидит Ваня, по горизонтальной поверхности. Какая из сил, действующих на санки, не совершает работу?

а) Вес Вани;

б) сила тяги Алисы;

в) сила упругости со стороны поверхности;

г) сила трения;

д) сила тяжести ящика.

Решение

Механическая работа $\text{A}$, совершаемая постоянной силой $\text{F}$, определяется формулой: $A = F \cdot s \cdot \cos(\alpha)$, где $\text{s}$ – модуль перемещения тела, а $\alpha$ – угол между вектором силы и вектором перемещения.

Работа равна нулю ($A=0$), если сила перпендикулярна перемещению. В этом случае угол $\alpha = 90^\circ$, и, следовательно, $\cos(90^\circ) = 0$.

В условии задачи санки движутся по горизонтальной поверхности, значит, вектор их перемещения $\vec{s}$ направлен горизонтально. Проанализируем каждую из предложенных сил, действующих на санки.

а) Вес Вани;
Вес Вани – это сила, с которой он действует на санки. Эта сила направлена вертикально вниз. Так как перемещение происходит горизонтально, угол между весом Вани и перемещением санок составляет $90^\circ$. Следовательно, работа этой силы равна нулю.

б) сила тяги Алисы;
Это сила, которая приводит санки в движение. Она направлена в сторону движения (или под острым углом к нему). Угол между силой тяги и перемещением меньше $90^\circ$, поэтому эта сила совершает положительную работу.

в) сила упругости со стороны поверхности;
Это сила нормальной реакции опоры, действующая на санки со стороны горизонтальной поверхности. Она направлена вертикально вверх, то есть перпендикулярно перемещению. Угол между этой силой и перемещением равен $90^\circ$. Следовательно, работа этой силы равна нулю.

г) сила трения;
Сила трения всегда направлена против движения. В данном случае она направлена горизонтально, в сторону, противоположную перемещению. Угол между силой трения и перемещением составляет $180^\circ$. Так как $\cos(180^\circ) = -1$, сила трения совершает отрицательную работу.

д) сила тяжести ящика.
В условии задачи ящик отсутствует. Вероятно, это опечатка, и имеется в виду "сила тяжести санок". Сила тяжести, действующая на санки, направлена вертикально вниз, перпендикулярно горизонтальному перемещению. Угол между силой тяжести и перемещением равен $90^\circ$, поэтому работа этой силы также равна нулю.

Таким образом, мы видим, что сразу три силы из списка (вес Вани, сила упругости и сила тяжести) не совершают работу, так как они перпендикулярны направлению движения. В тестовых заданиях обычно предполагается один верный ответ, что указывает на возможную некорректность формулировки вопроса. Однако, все три силы являются верными примерами. Чаще всего в качестве классических примеров сил, не совершающих работу при горизонтальном движении, рассматривают силу тяжести и силу нормальной реакции опоры (силу упругости).

Ответ: в) сила упругости со стороны поверхности;