Номер 864, страница 168 - гдз по физике 9 класс сборник задач Исаченкова, Дорофейчик

Механическая работа совершается, когда на тело действует сила, и точка приложения этой силы перемещается. Работа $A$ вычисляется по формуле:

$A = F \cdot s \cdot \cos\alpha$

где $F$ – модуль силы, $s$ – модуль перемещения, а $\alpha$ – угол между направлением силы и направлением перемещения.

Из этой формулы следует, что работа равна нулю ($A=0$), если равен нулю хотя бы один из множителей: сила $F$, перемещение $s$ или косинус угла $\cos\alpha$. Таким образом, можно выделить три основных случая, когда сила не совершает работы.

1. Перемещение равно нулю ($s=0$)
Если на тело действует сила, но тело при этом не движется (остается в покое), то его перемещение равно нулю. В этом случае, несмотря на наличие силы, работа не совершается.
$A = F \cdot 0 \cdot \cos\alpha = 0$
Пример: Человек толкает стену. Он прикладывает силу, но стена не двигается, поэтому перемещение равно нулю, и работа не совершается. Аналогично, если штангист держит штангу над головой в неподвижном состоянии, он прикладывает силу, но не совершает механической работы, так как перемещение штанги равно нулю.

2. Сила перпендикулярна перемещению ($\alpha = 90^\circ$)
Если сила действует в направлении, перпендикулярном перемещению тела, то угол между вектором силы и вектором перемещения равен $90^\circ$. Поскольку $\cos(90^\circ) = 0$, работа такой силы равна нулю.
$A = F \cdot s \cdot \cos(90^\circ) = F \cdot s \cdot 0 = 0$
Примеры:
- Сила тяжести, действующая на спутник, который движется по круговой орбите вокруг планеты. Сила тяжести направлена к центру планеты, а скорость (и перемещение) спутника — по касательной к орбите. Угол между ними составляет $90^\circ$.
- Сила реакции опоры, действующая на книгу, скользящую по столу. Сила реакции опоры направлена перпендикулярно поверхности стола, в то время как книга перемещается вдоль него.
- Сила, с которой человек несет сумку, двигаясь по горизонтальной дороге. Чтобы удержать сумку, человек прикладывает силу, направленную вертикально вверх, а его перемещение горизонтально.

3. Действующая сила равна нулю ($F=0$)
Это наиболее очевидный случай. Если на тело не действует никакая сила (или равнодействующая всех сил равна нулю), то работа этой силы, естественно, равна нулю.
Пример: Тело движется по инерции в вакууме вдали от других тел. На него не действуют силы, и, следовательно, работа не совершается.

Ответ: Сила, действующая на тело, не совершает работы в следующих случаях:
1. Если перемещение тела равно нулю.
2. Если сила направлена перпендикулярно перемещению тела.
3. Если величина самой силы равна нулю.