Какова сила тяги локомотива, который тянет железнодорожный состав массой 1200 т, если за 100 с состав из состояния покоя прошел 1 км, а коэффициент трения колес о дорогу равен 0.005?

Физика 11 класс Динамика сила тяги локомотива железнодорожный состав масса 1200 т расстояние 1 км время 100 с коэффициент трения 0.005 Новый

Для определения силы тяги локомотива, который тянет железнодорожный состав, необходимо учитывать несколько факторов, включая массу состава, расстояние, которое он проехал, время, за которое это произошло, и силу трения.

Шаг 1: Определим ускорение состава.

Сначала найдем ускорение состава. Мы знаем, что он прошел 1 км (1000 м) за 100 с. Используем формулу для расчета перемещения при равномерном ускорении:

s = v0 * t + (a * t^2) / 2

где:

• s - перемещение (1000 м),
• v0 - начальная скорость (0 м/с, так как состав из состояния покоя),
• a - ускорение,
• t - время (100 с).

Поскольку начальная скорость равна нулю, упростим формулу:

1000 = (a * 100^2) / 2

Умножим обе стороны на 2:

2000 = a * 10000

Теперь найдем ускорение:

a = 2000 / 10000 = 0.2 м/с².

Шаг 2: Рассчитаем силу трения.

Сила трения (Fт) рассчитывается по формуле:

Fт = μ * N

где:

• μ - коэффициент трения (0.005),
• N - нормальная сила, равная весу состава.

Вес состава можно определить как:

N = m * g

где:

• m - масса состава (1200 т = 1200000 кг),
• g - ускорение свободного падения (примерно 9.81 м/с²).

Теперь подставим значения:

N = 1200000 * 9.81 = 11772000 Н.

Теперь вычислим силу трения:

Fт = 0.005 * 11772000 = 58860 Н.

Шаг 3: Рассчитаем силу тяги локомотива.

Сила тяги (Fтяг) должна преодолеть силу трения и обеспечить необходимое ускорение. Используем второй закон Ньютона:

Fтяг = Fт + Fм,

где Fм - сила, необходимая для обеспечения ускорения:

Fм = m * a.

Теперь найдем Fм:

Fм = 1200000 * 0.2 = 240000 Н.

Теперь подставим значения в формулу для силы тяги:

Fтяг = 58860 + 240000 = 298860 Н.

Ответ: Сила тяги локомотива составляет примерно 298860 Н.