Какова сила сопротивления движения паровоза массой 8000 тонн, если на участке пути длиной 0,5 км его скорость увеличилась с 52 до 70 км в час, при этом на горизонтальном пути паровоз развивает постоянную силу тяги 200000 Н?

Физика 10 класс Динамика сила сопротивления паровоз масса 8000 тонн скорость 52 км/ч скорость 70 км/ч путь 0,5 км сила тяги 200000 Н горизонтальный путь физика расчет силы Новый

Чтобы найти силу сопротивления движения паровоза, нам нужно использовать закон Ньютона и рассмотреть все силы, действующие на паровоз во время его движения.

Дано:

• Масса паровоза (m) = 8000 тонн = 8000000 кг (поскольку 1 тонна = 1000 кг)
• Начальная скорость (v1) = 52 км/ч
• Конечная скорость (v2) = 70 км/ч
• Длина пути (s) = 0,5 км = 500 м
• Сила тяги (F_t) = 200000 Н

Первым шагом преобразуем скорости из км/ч в м/с:

• v1 = 52 км/ч * (1000 м / 1 км) * (1 ч / 3600 с) = 14,44 м/с
• v2 = 70 км/ч * (1000 м / 1 км) * (1 ч / 3600 с) = 19,44 м/с

Теперь найдем ускорение паровоза. Для этого используем формулу:

a = (v2 - v1) / t

Однако нам не известно время (t). Мы можем найти его, используя формулу движения:

s = v1 * t + (1/2) * a * t^2

Сначала найдем ускорение (a) через изменение скорости и расстояние:

Используем формулу: v2^2 = v1^2 + 2 * a * s

Подставим известные значения:

(19,44)^2 = (14,44)^2 + 2 * a * 500

Посчитаем:

• 19,44^2 = 377,6336
• 14,44^2 = 208,6336

Теперь подставим в уравнение:

377,6336 = 208,6336 + 1000 * a

Решим это уравнение:

• 1000 * a = 377,6336 - 208,6336
• 1000 * a = 169
• a = 0,169 м/с²

Теперь, когда мы знаем ускорение, можем найти результирующую силу (F_r), действующую на паровоз, используя второй закон Ньютона:

F_r = m * a

Подставим значения:

• F_r = 8000000 * 0,169 = 1352000 Н

Теперь найдем силу сопротивления (F_s). Сила тяги (F_t) равна сумме силы сопротивления (F_s) и результирующей силы (F_r):

F_t = F_r + F_s

Следовательно, сила сопротивления:

F_s = F_t - F_r

Подставим значения:

• F_s = 200000 - 1352000
• F_s = -1152000 Н

Отрицательное значение указывает на то, что паровоз преодолевает сопротивление. Таким образом, сила сопротивления движения паровоза составляет 1152000 Н.