Когда работа силы отрицательна

Многим сложно принять, что работа может быть отрицательной — ведь «работа» ассоциируется с чем-то положительным. Но в физике знак минус несёт важный смысл: сила не помогает движению, а мешает ему, забирая энергию у тела.

Условие отрицательной работы

Физически это означает, что сила не разгоняет тело, а тормозит его — забирает у тела кинетическую энергию, а не отдаёт.

Три типичные ситуации с отрицательной работой

1. Сила трения при любом движении

Трение всегда направлено против скольжения тела, то есть угол между силой трения и перемещением всегда 180°. Работа трения ВСЕГДА отрицательна — это одна из немногих сил, у которых знак работы не меняется никогда.

2. Сила тяжести при подъёме тела

Когда ты поднимаешь предмет вверх, сила тяжести направлена вниз, а перемещение вверх — угол 180°, работа силы тяжести отрицательна. При спуске всё наоборот — работа положительна.

3. Сила сопротивления воздуха

Как и трение, сопротивление воздуха всегда направлено против движения тела относительно воздуха, поэтому его работа тоже всегда отрицательна, независимо от того, куда летит тело.

Решение задач

Задача 1. Знак работы силы трения

Условие: санки массой 10 кг скользят по снегу и останавливаются через 8 м под действием силы трения 5 Н. Найди работу силы трения.

Решение:

Угол между трением и перемещением 180°, cos 180° = −1

A = F · s · cos α = 5 · 8 · (−1) = −40 Дж

Ответ: работа силы трения равна −40 Дж — именно на эту величину уменьшилась кинетическая энергия санок.

Задача 2. Тело замедляется под углом

Условие: к телу приложена сила 15 Н под углом 120° к направлению движения. Тело переместилось на 4 м. Найди работу силы и определи её знак.

Решение:

A = F · s · cos 120° = 15 · 4 · (−0,5) = −30 Дж

Ответ: работа равна −30 Дж, она отрицательна, так как угол больше 90°.

Краткий итог

Вопросы и ответы