Физика 7 класс учебник Перышкин, Иванов - страница 177

   Для совершения механической работы необходимо, чтобы одновременно выполнялись два ключевых условия:

   наличие силы, действующей на тело;
   перемещение тела в направлении действия силы или наличие у перемещения составляющей, направленной так же, как и действующая сила.

   То есть даже если тело движется не строго по линии действия силы, но часть его движения совпадает с направлением силы работа совершается.

Работу обозначают буквой А и рассчитывают по формуле:
А = Fs

   Работа механической силы равна нулю в следующих случаях:
   при отсутствии перемещения тела (s = 0), несмотря на действие силы;
   при отсутствии действующей силы (F = 0) в процессе перемещения тела;
   если вектор силы перпендикулярен вектору перемещения (α = 90°, следовательно, cos90° = 0).

   Работа является отрицательной, когда направление силы противоположно направлению перемещения (α = 180°, cos180° = − 1).
   Типичным примером служит работа силы трения, которая всегда противодействует движению и поэтому имеет отрицательное значение.

Единица работы в Международной системе единиц (СИ) — джоуль (Дж).
1 Дж = 1 Н ⋅ 1 м.
То есть 1 Дж — это работа, совершаемая силой 1 Н при перемещении тела на 1 м в направлении действия силы.

   а) Когда объект, например, камень, движется к земле, гравитационная сила совершает позитивную работу. Это происходит потому, что вектор силы притяжения параллелен вектору, указывающему направление движения камня.
   б) Если кто-то передвигается по ровной поверхности, гравитация не выполняет работу. Это объясняется тем, что движение происходит горизонтально, а сила тяжести всегда действует вертикально вниз, создавая угол в 90 градусов между ними. Однако, другие силы, такие как мышечные усилия человека, преодолевающие трение и обеспечивающие движение, совершают работу.
   в) В ситуации, когда человек стоит, удерживая на плечах тяжесть, сила тяжести не осуществляет работу. Ее отсутствие объясняется тем, что тело не перемещается. Мышцы, конечно, напряжены, чтобы удержать груз, но это внутреннее напряжение, а не механическая работа, связанная с перемещением объекта.
   г) Когда пассажир находится в лифте, который движется вверх, гравитационная сила совершает отрицательную работу, замедляя движение. Это происходит из-за того, что сила тяжести направлена против вектора перемещения. Позитивную работу в данном случае выполняет привод лифта, например, двигатель, чья тяговая сила обеспечивает подъем.

   Когда карандаш скользит по наклонной поверхности, совершается работа. Сила тяжести ускоряет карандаш, увеличивая его скорость. Чем круче наклон, тем быстрее карандаш движется к концу пути. Это объясняется тем, что при большем угле наклона возрастает сила, тянущая карандаш вниз по склону, и, как следствие, его ускорение.
   Важно понимать, что работа силы тяжести определяется исключительно вертикальным изменением положения карандаша (высотой), а не углом наклона. Однако угол влияет на то, как быстро это перемещение происходит: более крутой наклон означает более быстрое движение. Если рассматривать путь одинаковой длины по наклонной плоскости, то с увеличением угла наклона увеличивается и вертикальная высота, что приводит к увеличению работы, совершаемой силой тяжести.
   Таким образом, работа силы тяжести напрямую связана с вертикальной высотой, а угол наклона влияет на скорость и время движения, но не на саму величину работы при заданной высоте.