Параграф 50 ГДЗ Иванов 7 класс (Физика)

Механическая работа совершается тогда, когда на тело действует сила и оно движется.
2. По какой формуле можно определить совершённую работу?
A = F·s
3. В каком случае механическая работа равна нулю; отрицательна?
Действующая на тело сила совершает положительную работу, если эта сила направлена в ту же сторону, куда движется тело. Например, когда мальчик везет санки, он совершает положительную работу, так как направление силы тяги мальчика и направление движения санок совпадают.
Если сила направлена противоположно направлению движения тела, то она совершает отрицательную работу.
Если действующая на тело сила направлена перпендикулярно движению тела, то такая сила работу не совершает, т.е работа силы равна нулю.
4. Что принимают за единицу работы?
За единицу работы 1джоуль принимают работу, свершаемую силой 1Н, на пути, равном 1м.
Обсуди с товарищем
Совершает ли работу сила тяжести в следующих случаях: а) камень падает на землю; б) человек идёт по горизонтальной поверхности; в) человек на плечах держит тяжёлый груз; г) человек поднимается в лифте? Совершается ли работа в каждом из этих случаев какой-либо другой силой?
а) камень свободно падает на землю (A = m·g·h)
б) человек идет по горизонтальной поверхности (А = 0)
в) человек на плечах держит тяжелый груз (А = 0)
г) человек поднимается в лифте (А не равно 0)
ЗАДАНИЕ
Сделайте наклонную плоскость из картона (рис. 165). Положите па неё карандаш. Проследите за тем, как он скатывается. Совершается ли при этом работа? За счёт работы какой силы увеличивается скорость карандаша? Увеличьте угол наклона. Как изменяется скорость карандаша при прохождении того же пути? Проследите за тем, чтобы путь всё время был одинаковым при изменении угла наклона. Сделайте вывод о зависимости работы от угла между силой и скоростью тела.
Зависимость косинусоидальная.
Направление вектора скорости в любой момент времени будет совпадать с вектором перемещения. Поэтому работа будет пропорциональна косинусу угла а. С увеличением угла от 0 до 90 градусов косинус будет убывать от 1 до 0. При перпендикулярном расположении векторов F и V работа будет равна 0.
Упражнение 32.
1. Тело под действием горизонтальной силы 5 Н перемещается по горизонтальному полу на 20 м. Какая работа совершается этой силой?
Решение:
A = F·S = 5H · 20м = 100 Дж
Ответ: 100 Дж
2. Камень массой 200 г поднят на высоту 6 м. Какую работу совершила сила тяжести? Чему будет равна работа силы тяжести при падении камня?
Решение:
A = F·S = m·g·S = 0,2 кг · 10 м/с2 · 6м = 12 Дж
Ответ: 12 Дж
3. При равномерном подъёме из колодца ведра воды массой 10 кг была совершена работа 650 Дж. Какова глубина колодца?
Решение:
F = A = m·g·h
F = A/(m*g) = 650/(10*10) = 6.5 м
Ответ: 6,5 м
4. Шагающий экскаватор поднимает за один приём 14 м3 грунта на высоту 20 м. Вес ковша без грунта 20 кН. Определите работу, совершаемую по подъёму грунта и ковша. Плотность грунта 1500
Решение:
Работа шагающего экскаватора:
A = F·S, где S = h
Поднятие ковша с грунтом происходит равномерно, тогда сила экскаватора F равна весу ковша с грунтом:
F = P
Вес ковша с грунтом Р будет суммой веса ковша Рк и веса грунта Рг:
P = Рк + Рг
Вес грунта Рг выражается формулой:
Рг = mг · g
mг = V · ?
Рг = V · ? · g
A = (Рk + V · ? · g) · h
A = (2 000 + 14 · 1500 · 10) · 20 = 4 516 000Дж
Ответ: 4 516 000 Дж

Вопросы

1. Механическая работа совершается тогда, когда на тело действует сила и оно перемещается.

2. Механическую работу определяют по формуле $$A=Fs$$, если сила направлена вдоль перемещения.

3. Работа равна нулю, если сила перпендикулярна перемещению. Работа отрицательна, если сила направлена противоположно движению тела.

4. За единицу работы принимают 1 джоуль — работу, совершаемую силой 1 Н на пути 1 м.

Обсуди с товарищем

а) При падении камня сила тяжести совершает положительную работу.

б) При движении человека по горизонтальной поверхности работа силы тяжести равна нулю.

в) Когда человек держит груз на плечах, сила тяжести работу не совершает, так как перемещения нет.

г) При подъёме человека в лифте сила тяжести совершает отрицательную работу.

Упражнение 32

1.

$$A=Fs$$
$$A=5\ \text{Н}\cdot 20\ \text{м}=100\ \text{Дж}$$

Ответ: 100 Дж.

2.

$$A=mgh$$
$$A=0{,}2\ \text{кг}\cdot 10\ \text{м/с}^2\cdot 6\ \text{м}=12\ \text{Дж}$$

При падении камня сила тяжести совершит такую же по модулю работу, но положительную.

Ответ: 12 Дж; при падении — 12 Дж.

3.

$$A=mgh$$
$$h=\frac{A}{mg}=\frac{650}{10\cdot 10}=6{,}5\ \text{м}$$

Ответ: 6,5 м.

4.

Масса грунта:

$$m=\rho V=1500\cdot 14=21000\ \text{кг}$$

Вес грунта:

$$P_{\text{гр}}=mg=21000\cdot 10=210000\ \text{Н}$$

Полный вес ковша с грунтом:

$$P=P_{\text{к}}+P_{\text{гр}}=20000+210000=230000\ \text{Н}$$

Работа подъёма:

$$A=Ph=230000\cdot 20=4600000\ \text{Дж}$$

Ответ: 4 600 000 Дж.

Задание

При скатывании карандаша по наклонной плоскости совершается работа силы тяжести. Скорость карандаша увеличивается за счёт работы силы тяжести.

Если увеличить угол наклона плоскости, карандаш будет двигаться быстрее, так как увеличивается составляющая силы тяжести вдоль плоскости.

Работа силы зависит от угла между силой и перемещением:

$$A=Fs\cos\alpha$$

При увеличении угла $$\alpha$$ от $$0^\circ$$ до $$90^\circ$$ косинус уменьшается от 1 до 0, поэтому работа уменьшается. При $$\alpha=90^\circ$$ работа равна нулю.