ЗАДАНИЕ 36 Сделайте наклонную плоскость из картона (рис. 165). Положите на 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.

Привет! Давай проведем эксперимент с наклонной плоскостью и сделаем выводы.

Эксперимент:

1. Подготовка: Возьми кусок картона, чтобы сделать наклонную плоскость. Найди что-нибудь, что будет скатываться (например, карандаш или машинку).
2. Первый этап: Положи картон на стол так, чтобы получилась небольшая наклонная плоскость. Поставь карандаш на неё и отпусти.
3. Наблюдения:
   • Карандаш скатывается: Да, карандаш начинает двигаться вниз.
   • Совершается ли работа? Да, совершается.
   • За счёт какой силы увеличивается скорость? Скорость карандаша увеличивается за счёт силы тяжести. Сила тяжести имеет составляющую, направленную вдоль наклонной плоскости вниз, которая и заставляет карандаш ускоряться. Также есть сила трения, которая замедляет движение, но начальное ускорение происходит из-за силы тяжести.
4. Второй этап: Увеличь угол наклона плоскости (сделай её круче). Положи карандаш на ту же высоту, чтобы он прошел тот же путь (это важно для сравнения!).
5. Наблюдения:
   • Изменение скорости: При большем угле наклона карандаш будет скатываться быстрее.
   • Работа: Работа, совершаемая силой тяжести, будет больше, так как и сила, толкающая карандаш вниз, больше, и путь пройден под большим углом.

Вывод о зависимости работы от угла:

Из эксперимента видно, что работа зависит от:

• Силы: Чем больше составляющая силы, действующей вдоль перемещения, тем больше работа. В нашем случае, увеличение угла наклона увеличивает эту составляющую силы тяжести.
• Перемещения: Чем больше путь, пройденный телом под действием силы, тем больше работа.
• Угла между силой и скоростью (перемещением): Работа максимальна, когда сила и перемещение сонаправлены (угол 0 градусов), и равна нулю, когда они перпендикулярны (угол 90 градусов). Если сила направлена против движения (угол 180 градусов), работа отрицательна.

Формулировка вывода:

Работа, совершаемая силой, прямо пропорциональна величине этой силы, перемещению тела и косинусу угла между направлением силы и направлением перемещения ($$A = F \cdot s \cdot \cos(\alpha)$$). Когда угол между силой и скоростью уменьшается (приближается к 0), работа увеличивается (при условии, что другие параметры не меняются).