№4. Определите и обоснуйте, в какой из ситуаций совершается механическая работа. Положительна ли она или отрицательна? К каждой ситуации сделайте рисунок с указанием сил, действующих на тело. а) массивный ящик стоит на полу; б) массивный ящик с помощью верёвки тянут по земле; в) ручка падает со стола в безвоздушном пространстве; г) ручку подбросили вертикальной вверх в безвоздушном пространстве. Решите задачу по своему варианту. Номер варианта совпадает с номером в списке класса.

Механическая работа

Механическая работа совершается, когда на тело действует сила и тело перемещается под действием этой силы. Работа (A) вычисляется по формуле: \( A = F \cdot s \cdot \cos \alpha \), где \( F \) — сила, \( s \) — перемещение, \( \alpha \) — угол между векторами силы и перемещения.

Ситуации:

1. а) Массивный ящик стоит на полу.

   Силы, действующие на ящик: сила тяжести (вниз) и сила реакции опоры (вверх). Перемещение ящика равно нулю. Следовательно, механическая работа не совершается.

   Ответ: Работа не совершается.

2. б) Массивный ящик с помощью верёвки тянут по земле.

   Силы, действующие на ящик: сила тяжести (вниз), сила реакции опоры (вверх), сила натяжения верёвки (вдоль верёвки), сила трения (против движения). Если верёвка натянута и ящик перемещается по земле, то сила натяжения верёвки совершает положительную работу (если угол между силой и перемещением острый), а сила трения — отрицательную работу (если угол тупой).

   Ответ: Совершается положительная работа силой натяжения верёвки и отрицательная работа силой трения.

3. в) Ручка падает со стола в безвоздушном пространстве.

   Силы, действующие на ручку: сила тяжести (вниз). В безвоздушном пространстве нет силы сопротивления воздуха. Ручка падает под действием силы тяжести, совершая перемещение. Следовательно, сила тяжести совершает положительную работу.

   Ответ: Совершается положительная работа силой тяжести.

4. г) Ручку подбросили вертикально вверх в безвоздушном пространстве.

   Силы, действующие на ручку: сила тяжести (вниз). Когда ручку подбрасывают вверх, она движется против силы тяжести. Сила тяжести совершает отрицательную работу, так как угол между силой тяжести и перемещением составляет 180 градусов (\( \cos 180^{\circ} = -1 \)).

   Ответ: Совершается отрицательная работа силой тяжести.