В каких из нижеперечисленных случаев совершается механическая работа: мальчик влезает на дерево; девочка играет на пианино; вода давит на стенку сосуда; вода падает с плотины?

Механическая работа — это процесс, при котором сила вызывает перемещение тела или изменение его состояния. Чтобы определить, совершается ли механическая работа в каждом случае, нужно рассмотреть несколько ключевых аспектов:

1. Определение механической работы: Механическая работа совершается, если на тело действует сила, и под её влиянием тело перемещается в направлении этой силы или её составляющей. Работа рассчитывается по формуле: $$ A = F \cdot s \cdot \cos \alpha $$ где:
   • $ A $ — работа, выраженная в джоулях (Дж),
   • $ F $ — сила, действующая на тело (Н),
   • $ s $ — перемещение тела в направлении действия силы (м),
   • $ \alpha $ — угол между направлением силы и направлением перемещения.

Если тело не перемещается или сила не действует на него, механическая работа не совершается.

1. Ключевые условия для совершения механической работы:

   • Должна быть приложена сила ($ F $).
   • Тело должно перемещаться ($ s \neq 0 $).
   • Перемещение должно иметь хотя бы составляющую в направлении действия силы ($ \cos \alpha \neq 0 $).

2. Анализ ситуаций:
   Для каждой из упомянутых ситуаций необходимо определить, выполняются ли условия для совершения механической работы.

• Мальчик влезает на дерево:
  Когда мальчик влезает на дерево, он преодолевает силу тяжести, действующую на его тело. Сила тяжести действует вертикально вниз, а мальчик перемещается вверх. Здесь присутствует сила (сила тяжести и сила, которую он прикладывает, чтобы подняться), а также перемещение в направлении действия силы. Следовательно, механическая работа совершается.

• Девочка играет на пианино:
  Когда девочка нажимает клавиши пианино, она прикладывает силу к клавишам, но клавиши лишь слегка перемещаются, а в основном остаются неподвижными. Перемещение клавиш минимально и незначительно, оно происходит на очень малое расстояние. Кроме того, основная цель игры на пианино — не перемещение клавиш, а создание звука. Таким образом, механическая работа здесь практически не совершается.

• Вода давит на стенку сосуда:
  Давление воды на стенку сосуда создает силу, которая действует на поверхность стенки. Однако стенка сосуда остаётся неподвижной, то есть перемещение ($ s $) равно нулю. Механическая работа в этом случае не совершается.

• Вода падает с плотины:
  Когда вода падает с плотины, она перемещается под действием силы тяжести. Сила тяжести вызывает перемещение воды вниз, и направление перемещения совпадает с направлением силы. Таким образом, механическая работа совершается.

1. Предметный подход к механической работе: Для более глубокого понимания важно учитывать:
   • Вид силы, действующей на объект (сила тяжести, сила упругости, сила трения, давление и т.д.).
   • Тип движения (равномерное или ускоренное).
   • Геометрические особенности (направление силы относительно перемещения тела).

Вывод:
Чтобы окончательно определить, совершается ли механическая работа в описанных случаях, необходимо проанализировать наличие силы, перемещения и их взаимосвязь.