Как можно вычислить количество дизельного топлива, необходимого для тепловоза, который проезжает 500 км, тянет поезд весом 5000 т, имеет коэффициент сопротивления движения 0,008 и КПД двигателей 35%?

Физика 11 класс Расход топлива и эффективность работы тепловозов вычисление дизельного топлива тепловоз расстояние 500 км вес поезда 5000 т коэффициент сопротивления КПД двигателей 35% Новый

Для того чтобы вычислить количество дизельного топлива, необходимого для тепловоза, который проезжает 500 км, нам нужно выполнить несколько шагов. Мы будем использовать физические формулы и данные, которые у нас есть.

Шаг 1: Определение силы сопротивления

Сначала мы найдем силу сопротивления, действующую на тепловоз. Сила сопротивления (F) может быть вычислена по формуле:

F = коэффициент сопротивления * вес поезда

Подставим наши значения:

• Коэффициент сопротивления = 0,008
• Вес поезда = 5000 т = 5000 * 1000 кг = 5 000 000 кг

Теперь считаем:

F = 0,008 * 5 000 000 = 40 000 Н

Шаг 2: Вычисление работы, совершенной тепловозом

Работа (A), которую необходимо совершить для преодоления сопротивления, рассчитывается по формуле:

A = F * S

где S - расстояние в метрах. В нашем случае S = 500 км = 500 000 м.

Теперь подставим значения:

A = 40 000 Н * 500 000 м = 20 000 000 000 Дж (или 20 ГДж)

Шаг 3: Учет КПД двигателя

Так как КПД (η) двигателя составляет 35%, это означает, что только 35% энергии, потребляемой двигателем, используется для выполнения работы. Остальная часть теряется в виде тепла и других потерь. Мы можем вычислить полное количество энергии, необходимое для выполнения этой работы:

Энергия, необходимая от топлива (E) = A / η

Подставим значения:

E = 20 000 000 000 Дж / 0,35 ≈ 57 142 857 143 Дж

Шаг 4: Перевод энергии в литры дизельного топлива

Теперь нам нужно узнать, сколько дизельного топлива требуется для получения этой энергии. Энергетическая ценность дизельного топлива составляет примерно 35 МДж/л (или 35 000 000 Дж/л).

Теперь мы можем вычислить количество топлива (V):

V = E / (энергия на литр)

Подставляем значения:

V = 57 142 857 143 Дж / 35 000 000 Дж/л ≈ 1636 л

Ответ:

Таким образом, для того чтобы тепловоз проехал 500 км, тянув поезд весом 5000 т, ему потребуется примерно 1636 литров дизельного топлива.