Самолёт летит горизонтально, двигаясь вперёд с постоянной скоростью. На рисунке изображены векторы действующих на него сил.
Какая из этих сил при движении самолёта совершает отрицательную работу?
1. Подъёмная сила
2. Сила тяги двигателя
3. Сила тяжести
4. Сила сопротивления воздуха

Правильный ответ: 4. Сила сопротивления воздуха.

Объяснение:

Механическая работа силы определяется по формуле:

где:

• $A$ — работа силы;

• $F$ — величина действующей силы;

• $s$ — перемещение тела;

• $\alpha$ — угол между направлением силы и направлением перемещения.

Работа силы зависит от того, в каком направлении она действует относительно движения тела.

Рассмотрим все четыре силы, действующие на самолёт:

1. Подъёмная сила направлена вертикально вверх, а самолёт движется горизонтально. Угол между силой и перемещением равен 90°. Поэтому работа подъёмной силы равна нулю.

2. Сила тяги двигателя направлена вперёд, то есть в сторону движения самолёта. Угол между силой и перемещением равен 0°. Следовательно, сила тяги совершает положительную работу.

3. Сила тяжести направлена вертикально вниз, перпендикулярно горизонтальному движению самолёта. Поэтому работа силы тяжести равна нулю.

4. Сила сопротивления воздуха направлена против движения самолёта. Угол между силой и перемещением равен 180°, а $\cos 180^\circ=-1$. Следовательно, работа силы сопротивления воздуха отрицательна:

Поскольку самолёт летит горизонтально с постоянной скоростью, сила тяги двигателя уравновешивает силу сопротивления воздуха. При этом тяга совершает положительную работу, а сопротивление воздуха — отрицательную.

Ответ: 4 — сила сопротивления воздуха, поскольку она направлена противоположно перемещению самолёта.