Какова сила сопротивления движению тепловоза, если он на горизонтальном участке пути длиной 600 м развивает постоянную скоростную силу тяги 147 кН и его скорость увеличивается с 36 до 54 км/ч, при этом масса поезда составляет 1000 т?

Физика 10 класс Динамика сила сопротивления тепловоз горизонтальный участок скорость масса поезда тяга физика движения расчет силы Новый

Чтобы найти силу сопротивления движению тепловоза, нам нужно использовать закон Ньютона и некоторые основные физические формулы. Давайте разберем задачу шаг за шагом.

Шаг 1: Переведем скорость из км/ч в м/с.

Скорость в начале движения: 36 км/ч. Чтобы перевести в м/с, нужно умножить на 1000 и разделить на 3600:

• 36 км/ч = (36 * 1000) / 3600 = 10 м/с

Скорость в конце движения: 54 км/ч:

• 54 км/ч = (54 * 1000) / 3600 = 15 м/с

Шаг 2: Найдем изменение скорости.

Изменение скорости (Δv) можно найти как разность конечной и начальной скорости:

• Δv = 15 м/с - 10 м/с = 5 м/с

Шаг 3: Найдем ускорение.

Теперь, зная, что путь (S) равен 600 м, мы можем использовать формулу для равномерно ускоренного движения:

• S = v0 * t + (a * t^2) / 2

Где v0 - начальная скорость, a - ускорение, t - время. Однако, чтобы найти ускорение, мы можем воспользоваться другой формулой:

• Δv = a * t

Сначала найдем время (t) с помощью другой формулы:

• S = (v0 + v) / 2 * t

Подставим известные значения:

• 600 = (10 + 15) / 2 * t
• 600 = 12.5 * t
• t = 600 / 12.5 = 48 секунд

Шаг 4: Найдем ускорение.

Теперь, зная время, можем найти ускорение:

• 5 м/с = a * 48
• a = 5 / 48 ≈ 0.104 м/с²

Шаг 5: Найдем силу тяги.

Сила тяги (F_t) составляет 147 кН, что равно 147000 Н.

Шаг 6: Найдем силу инерции.

Сила инерции (F_i) определяется по формуле:

• F_i = m * a

Где m - масса поезда, равная 1000 т (или 1000000 кг):

• F_i = 1000000 * 0.104 = 104000 Н

Шаг 7: Найдем силу сопротивления.

Сила сопротивления (F_s) может быть найдена из уравнения:

• F_t = F_s + F_i

Подставляем известные значения:

• 147000 = F_s + 104000
• F_s = 147000 - 104000 = 43000 Н

Ответ: Сила сопротивления движению тепловоза составляет 43000 Н.