Какова масса автомобиля, если он за 15 секунд разгоняется из состояния покоя до скорости 72 км/ч, при этом сила тяги его двигателя развивает мощность 20 кВт?

Физика 11 класс Законы Ньютона и механика движения масса автомобиля разгон автомобиля сила тяги мощность двигателя физика 11 класс скорость 72 км/ч расчет массы закон Ньютона кинематика динамика автомобиля Новый

Для решения этой задачи нам нужно использовать несколько физических формул и понятий. Давайте разберем шаги по порядку.

Шаг 1: Преобразование единиц измерения

• Сначала преобразуем скорость из км/ч в м/с. Для этого используем следующий коэффициент: 1 км/ч = 1/3.6 м/с.
• Скорость 72 км/ч будет равна: 72 / 3.6 = 20 м/с.

Шаг 2: Вычисление ускорения

• Используем формулу для расчета ускорения: a = (v - u) / t, где:
• v - конечная скорость (20 м/с),
• u - начальная скорость (0 м/с, так как автомобиль начинает движение из состояния покоя),
• t - время (15 секунд).
• Подставляем значения: a = (20 - 0) / 15 = 20 / 15 = 1.33 м/с².

Шаг 3: Вычисление силы

• Теперь мы можем найти силу, используя второй закон Ньютона: F = m * a, где:
• F - сила,
• m - масса автомобиля,
• a - ускорение (1.33 м/с²).
• Однако нам нужно знать силу, которую развивает двигатель. Для этого используем мощность: P = F * v, где:
• P - мощность (20 кВт = 20000 Вт),
• v - скорость (в момент времени, когда мы будем считать, это будет средняя скорость за 15 секунд).
• Средняя скорость vср = (0 + 20) / 2 = 10 м/с.
• Теперь можем найти силу: F = P / vср = 20000 / 10 = 2000 Н.

Шаг 4: Вычисление массы автомобиля

• Теперь, зная силу и ускорение, можем найти массу автомобиля:
• Используем формулу F = m * a, откуда m = F / a.
• Подставляем значения: m = 2000 / 1.33 ≈ 1503.76 кг.

Ответ: Масса автомобиля составляет примерно 1504 кг.