Какое время потребуется поезду, который движется со скоростью 72 км/ч и начинает тормозить перед станцией, чтобы полностью остановиться, если коэффициент трения составляет 0,005?

Физика 11 класс Динамика время остановки поезда скорость поезда 72 км/ч коэффициент трения 0,005 физика 11 класс движение и торможение поезда Новый

Для решения этой задачи нам нужно использовать физические формулы, связанные с движением и торможением. Давайте разберем шаги, которые нам нужно выполнить.

1. Переведем скорость в метры в секунду.

   Скорость поезда задана в километрах в час (км/ч). Чтобы перевести её в метры в секунду (м/с), используем следующий коэффициент: 1 км/ч = 0,27778 м/с. Таким образом:

   72 км/ч * 0,27778 = 20 м/с.

2. Рассчитаем силу трения.

   Сила трения, которая будет тормозить поезд, рассчитывается по формуле:

   F = m * g * μ,

   где:

   • F - сила трения;
   • m - масса поезда;
   • g - ускорение свободного падения (примерно 9,81 м/с²);
   • μ - коэффициент трения (в нашем случае 0,005).

   Однако, поскольку масса поезда нам не известна, мы можем выразить ускорение через силу трения.

3. Определим ускорение.

   Ускорение (a) можно выразить как:

   a = F/m = g * μ.

   Таким образом:

   a = 9,81 м/с² * 0,005 = 0,04905 м/с².

   Обратите внимание, что это ускорение будет отрицательным, так как оно направлено против движения поезда.

4. Используем уравнение движения для определения времени торможения.

   Мы можем использовать уравнение:

   v = u + at,

   где:

   • v - конечная скорость (0 м/с, так как поезд останавливается);
   • u - начальная скорость (20 м/с);
   • a - ускорение (-0,04905 м/с²);
   • t - время, которое мы ищем.

   Подставим известные значения в уравнение:

   0 = 20 - 0,04905 * t.

5. Решим уравнение относительно времени t.

   Переносим все на одну сторону:

   0,04905 * t = 20.

   Теперь делим обе стороны на 0,04905:

   t = 20 / 0,04905 ≈ 407,57 секунд.

Таким образом, время, необходимое поезду для полной остановки, составляет примерно 407,57 секунд, или около 6 минут и 48 секунд.