Номер 5, страница 63 - гдз по физике 7 класс тесты Шабусов, Батурчик

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

а) Вес Вани;

б) сила тяги Алисы;

в) сила упругости со стороны поверхности;

г) сила трения;

д) сила тяжести ящика.

Решение

Механическая работа $\text{A}$ совершается силой $\vec{F}$ при перемещении тела на расстояние $\text{s}$. Она вычисляется по формуле $A = F \cdot s \cdot \cos(\alpha)$, где $\alpha$ — угол между направлением силы и направлением перемещения.

Работа считается положительной, если сила (или её проекция на направление движения) сонаправлена с перемещением. Это происходит, когда угол $\alpha$ острый, то есть $0 \le \alpha < 90^\circ$, так как в этом случае $\cos(\alpha) > 0$.

Рассмотрим силы, действующие на санки, которые движутся по горизонтальной поверхности.

а) Вес Вани;

Вес Вани — это сила, с которой Ваня давит на санки. Эта сила направлена вертикально вниз, перпендикулярно горизонтальному перемещению санок. Угол между силой и перемещением составляет $\alpha = 90^\circ$. Так как $\cos(90^\circ) = 0$, работа этой силы равна нулю.

б) сила тяги Алисы;

Сила тяги Алисы — это сила, которая заставляет санки двигаться. Она направлена в сторону движения или под острым углом к горизонту. В любом случае, угол $\alpha$ между силой тяги и направлением перемещения будет меньше $90^\circ$ ($0 \le \alpha < 90^\circ$). Следовательно, косинус этого угла положителен ($\cos(\alpha) > 0$), и работа, совершаемая силой тяги, будет положительной.

в) сила упругости со стороны поверхности;

Сила упругости (или сила нормальной реакции опоры) со стороны поверхности направлена перпендикулярно поверхности, то есть вертикально вверх. Перемещение санок горизонтально. Угол между этой силой и перемещением составляет $\alpha = 90^\circ$. Работа этой силы равна нулю, так как $\cos(90^\circ) = 0$.

г) сила трения;

Сила трения скольжения всегда направлена в сторону, противоположную движению. Таким образом, угол между силой трения и вектором перемещения составляет $\alpha = 180^\circ$. Так как $\cos(180^\circ) = -1$, работа силы трения отрицательна.

д) сила тяжести ящика.

Сила тяжести, действующая на санки (в условии, вероятно, опечатка "ящика" вместо "санок"), направлена вертикально вниз. Перемещение санок горизонтально. Угол между силой тяжести и перемещением составляет $\alpha = 90^\circ$. Работа силы тяжести равна нулю, так как $\cos(90^\circ) = 0$.

Таким образом, единственная сила из перечисленных, которая совершает положительную работу, — это сила тяги Алисы.

Ответ: б) сила тяги Алисы.