Задания № 21, 22, 26 · ЕГЭ

Работа силы трения

Почему трение уменьшает механическую энергию
2 мин чтенияСложность: Обновлено 27 сентября 2026

Работа силы трения обычно отрицательна: сила трения направлена противоположно перемещению тела и поэтому уменьшает его механическую энергию. Потеря механической энергии переходит главным образом во внутреннюю энергию соприкасающихся тел, то есть в нагревание.

Работа силы трения
Работа силы трения — физическая величина, равная произведению модуля силы трения на путь и на косинус угла между направлением силы и перемещением. При скольжении сила трения направлена против движения, поэтому угол равен \(180^\circ\), а работа отрицательна: она отнимает энергию у механического движения.

Чтобы правильно определить знак работы, сначала сравните направления силы и перемещения. Если тело скользит по горизонтальной поверхности, сила трения направлена против скорости и перемещения. В рамках работы силы это означает, что \(\cos 180^\circ=-1\). Поэтому механическая энергия тела уменьшается. Сама сила трения при этом может быть постоянной или изменяться.

\(A\)
работа силы
Дж
\(F_{тр}\)
сила трения
Н
\(s\)
путь
м
\[A_{тр}=F_{тр}s\cos 180^\circ=-F_{тр}s\]

При сухом скольжении по горизонтальной поверхности \(F_{тр}=\mu N\), где \(\mu\) — коэффициент трения, а \(N\) — сила нормальной реакции опоры. Если поверхность горизонтальна и вертикальные силы уравновешены, \(N=mg\), поэтому \(A_{тр}=-\mu mgs\). Минус показывает не направление силы как таковое, а то, что работа силы трения уменьшает кинетическую энергию или механическую энергию системы.

№
Пример

Ящик массой \(10\ \text{кг}\) протащили на \(5\ \text{м}\) по горизонтальному полу. При \(\mu=0{,}2\) и \(g\approx10\ \text{м/с}^2\) сила трения равна \(F_{тр}=\mu mg=20\ \text{Н}\). Работа трения: \(A_{тр}=-20\cdot5=-100\ \text{Дж}\). Механическая энергия ящика уменьшилась на \(100\ \text{Дж}\).

!
Не путайте

Работа силы трения отрицательна при скольжении, но это не означает, что сила трения всегда бесполезна. Например, при ходьбе трение покоя помогает человеку разгоняться, а его работа над точкой контакта может быть равна нулю. Также не следует автоматически считать отрицательной работу любой силы, связанной с сопротивлением: знак определяется углом между силой и перемещением.

Проверьте себя

Тело скользит вправо, а сила трения направлена влево. Какова работа силы трения?

В задачах на энергетический метод отрицательную работу трения учитывают как убыль механической энергии: \(E_{м2}-E_{м1}=A_{тр}\), если других неконсервативных сил нет. Это связано с законом сохранения механической энергии и помогает решать задачи без подробного анализа движения.

Главное за минуту

Главное

  • При скольжении сила трения направлена против перемещения, поэтому \(A_{тр}<0\).
  • Для постоянной силы трения \(A_{тр}=-F_{тр}s\); на горизонтали часто \(A_{тр}=-\mu mgs\).
  • Отрицательная работа трения означает уменьшение механической энергии и переход части энергии во внутреннюю.