Может ли совершать работу сила трения? всегда ли сила трения скольжения совершает отрицательную работу?

    силы трения, как и другие виды сил, совершают работу и изменяют кинетическую энергию тел при условии перемещения в выбранной системе координат точек приложения сил. при рассмотрении этого вопроса необходимо различать силу трения покоя и силу трения скольжения.    сила трения покоя — тот случай, когда тело относительно выбранной системы координат не двигается, находится в покое - работа силы трения равна нулю, однако если то же тело находится на другом теле, движущимся с ускорением, то на него воздействует сила трения покоя, направленная в ту же сторону, что и ускорение, и тогда работа силы трения покоя отличается от нуля.     относительно силы трения скольжения существует не вполне правильное понимание роли этой силы в изменении энергии системы тел, при котором утверждается, что она совершает всегда отрицательную работу, однако это верно только для того случая, когда рассматривается суммарная работа всех сил, действующих в системе. если же говорить о работе отдельно взятой силы трения скольжения, то, поскольку работа любой силы зависит от выбора системы отсчёта и может быть отрицательной в одной системе и положительной — в другой.

простая, но в условии ошибка: а именно скорость тела, которое лежит вниз, не может составлять положительный угол с горизонтом, поэтому правильный ответ к сформулированной - не имеет решения.

 

предположим, что в условии ошибка, и правильно - "под углом -45 к горизонту". в этом случае решение следующее.

1. составим уравнение движения тела

1.1 так как оно участвует в двух движениях одновременно, а именно - горизонтально летит с постоянной скоростью v0, то есть равномерно, а вертикально - равноускоренно без начальной скорости с ускорением свободного падения, то 

х = v0*t

y = -g*t*t/2

 

вот и всё! решена, нами составлено полное уравнение движения тела, значит всё о нём мы можем найти. дальше чистая арифметика, а именно:

2.1 камень опустился на 20м, поэтому мы можем определить время и вертикалюную скорость камня в этот момент времени(работаем со 2 уравнением)

-20 = -g*t*t/2, откуда

 

t*t=40/g, ну и t=2*sqrt(10/g)

вертикальная скорость(точнее, её модуль), равна при равноускоренном движении

vв = g*t =g*2*sqrt(10/g)=2*sqrt(10*g).

 

2.2 угол в 45 градусов будет только в том случае, если вертикальная скорость равна горизонтальной, то есть v0, следовательно

v0=vв=2*sqrt(10*g)

это и будет ответ к .

 

замечание1. для земли g=9.81, подставив его в формулу, получим достаточно точный ответ 19.81 м/с.

в условии "ответ" возможен, если принять g=10, такое тоже иногда практикуется для простоты вычислений, однако это должно быть чётко оговорено в условии , например, так "принять ускорение свободного падения равным 10". так как этого нет в условии, то заявленный в условии "ответ" неверен!

 

замечание2 это решение легко обобщается, если угол не 45, а какой-нибудь другой. в этом случае нужно работать с тангенсом(или котангенсом, как нравится) угла. у нас всё так просто, потому что tg(45)=1.

 

ну вот и всё. резюме - думай над условием и его формулировкой, там может быть много интересного и много подводных камней, которые на серьёзных экзаменах могут быть специально подброшены авторами , чтобы проверить, как мыслит испытуемый. успехов!

 

 

1) 1-вода ; 2)железо ; 3)медь ; медь отдает тепло , железо получает , а вода под вопросом ! скорее всего отдает ; составим уравнение теплового : q2=q1+q3 ; m2c2(t-t2)=m1c1(t1-t)+m3c3(t3-t); m1=0,2 ; c1=4200; m2=0,3; c2=460; m3=0,4 ; c3=1083; подставляем цифры и решаем относительно конечной температуры t; раскрываем скобки: m2c2t-m2c2t2=m1c1t1-m1c1t+m3c3t3-m3c3t; группируем и выносим t за скобку: t(m1c1+m2c2+m3c3)=m1c1t1+m2c2t2+m3c3t3; считаем: t=(0,2*4200*20+0,3*460*10+0,4*1083*25)/ (0,2*4200+0,3*460+0,4*1083)= достань калькулятор и посчитай)