2. На рисунке представлен автомобиль, движущийся: а) равномерно; б) с разгоном; в) с торможением. Изобразите все силы, действующие на автомобиль. Какие силы совершают работу: а) положительную; б) отрицательную; в) равную нулю?

Решение:

На рисунке представлены три этапа движения автомобиля, обозначенные буквами а, б и в. Для каждого случая нужно изобразить силы и определить, совершают ли они работу.

Общие силы, действующие на автомобиль:

• Сила тяжести (mg): направлена вертикально вниз.
• Сила реакции опоры (N): направлена вертикально вверх, перпендикулярно поверхности дороги.
• Сила трения качения (F_тр): направлена против движения.
• Сила тяги двигателя (F_тяг): направлена вперед, в сторону движения.

Разбор каждого случая:

1. а) Равномерное движение:
   Сила тяги равна силе трения качения: \( F_{тяг} = F_{тр} \). Силы тяжести и реакции опоры уравновешены.
   Работа:
   
   • Сила тяги совершает положительную работу, так как она направлена в сторону движения.
   • Сила трения совершает отрицательную работу, так как она направлена против движения.
   • Силы тяжести и реакции опоры работу не совершают, так как они перпендикулярны перемещению (или перемещение отсутствует в этом направлении).
2. б) Движение с разгоном:
   Сила тяги больше силы трения: \( F_{тяг} > F_{тр} \). Автомобиль ускоряется.
   Работа:
   
   • Сила тяги совершает положительную работу.
   • Сила трения совершает отрицательную работу.
   • Силы тяжести и реакции опоры работу не совершают.
3. в) Движение с торможением:
   Сила тяги отсутствует (или равна нулю), сила трения больше нуля (тормозящая сила). \( F_{тяг} = 0, F_{тр} > 0 \) (или действует сила торможения). Автомобиль замедляется.
   Работа:
   
   • Сила тяги (если бы она действовала) совершала бы работу, но она равна нулю, поэтому работа равна нулю.
   • Тормозящая сила (сила трения или сила торможения) совершает отрицательную работу, так как она направлена против движения.
   • Силы тяжести и реакции опоры работу не совершают.

Изображение сил: (Предполагается, что силы должны быть изображены на рисунке рядом с автомобилем для каждого случая. Так как это текстовый вывод, детальное изображение невозможно. Силы изображаются векторами, исходящими из центра масс или точки приложения.)

Ответ:

• а) Равномерное движение: Работа силы тяги - положительная, работа силы трения - отрицательная, работа сил тяжести и реакции опоры - равна нулю.
• б) Движение с разгоном: Работа силы тяги - положительная, работа силы трения - отрицательная, работа сил тяжести и реакции опоры - равна нулю.
• в) Движение с торможением: Работа силы тяги - равна нулю, работа тормозящей силы (трения) - отрицательная, работа сил тяжести и реакции опоры - равна нулю.