Какой временной интервал понадобится саням массой 100 кг, которые собачья упряжка тянет с постоянной силой 114 Н, чтобы преодолеть первые 200 метров пути, принимая во внимание коэффициент трения скольжения полозьев о снег 0,1?

Физика 11 класс Динамика временной интервал сани масса 100 кг сила 114 Н трение путь 200 метров коэффициент трения физика 11 класс Новый

Для решения этой задачи нам нужно определить, какое ускорение получат сани под действием силы, а затем рассчитать время, необходимое для преодоления 200 метров.

Шаг 1: Определим силу трения.

Сила трения (F_тр) определяется по формуле:

F_тр = μ * N,

где:

• μ - коэффициент трения (в нашем случае 0,1),
• N - нормальная сила, которая равна весу саней (mg), где m - масса саней, g - ускорение свободного падения (примерно 9,81 м/с²).

Подставляем значения:

N = m * g = 100 кг * 9,81 м/с² = 981 Н.

Теперь вычислим силу трения:

F_тр = 0,1 * 981 Н = 98,1 Н.

Шаг 2: Найдем результирующую силу.

Результирующая сила (F_рез) будет равна силе, которую тянет упряжка, минус сила трения:

F_рез = F_упряжки - F_тр = 114 Н - 98,1 Н = 15,9 Н.

Шаг 3: Найдем ускорение.

Согласно второму закону Ньютона, ускорение (a) можно найти по формуле:

a = F_рез / m.

Подставляем значения:

a = 15,9 Н / 100 кг = 0,159 м/с².

Шаг 4: Найдем время для преодоления 200 метров.

Используем формулу для движения с постоянным ускорением:

s = v_0 * t + (1/2) * a * t²,

где:

• s - пройденный путь (200 м),
• v_0 - начальная скорость (в нашем случае 0, так как сани начинают движение),
• t - время, которое нам нужно найти.

Поскольку начальная скорость равна 0, формула упрощается до:

200 м = (1/2) * 0,159 м/с² * t².

Умножим обе стороны на 2:

400 м = 0,159 м/с² * t².

Теперь разделим обе стороны на 0,159 м/с²:

t² = 400 м / 0,159 м/с² ≈ 2515,73 с².

Теперь извлечем квадратный корень:

t ≈ √(2515,73) ≈ 50,15 с.

Ответ: Временной интервал, необходимый саням для преодоления 200 метров, составляет примерно 50,15 секунды.