Какую среднюю полезную мощность необходимо развить при разбеге самолёта, если его масса равна 0,5 тонны, длина разбега составляет 600 метров, взлётная скорость равна 20 м/с, а коэффициент сопротивления равен 0,02?

Физика 11 класс Работа и мощность средняя полезная мощность разбег самолёта масса самолёта длина разбега взлётная скорость коэффициент сопротивления Новый

Для решения задачи нам нужно рассчитать среднюю полезную мощность, которую должен развить самолёт при разбеге. Для этого мы будем использовать формулу мощности и учтём все силы, действующие на самолёт.

Шаг 1: Определение силы сопротивления

Сила сопротивления определяется по формуле:

Fсопр = k * m * g

• где:
• Fсопр - сила сопротивления;
• k - коэффициент сопротивления (в данном случае 0,02);
• m - масса самолёта (0,5 тонны = 500 кг);
• g - ускорение свободного падения (примерно 9,81 м/с²).

Подставим значения:

Fсопр = 0,02 * 500 * 9,81 = 98,1 Н.

Шаг 2: Определение работы, совершаемой самолётом

Работа, совершаемая самолётом, равна сумме работы, необходимой для достижения взлётной скорости, и работы против силы сопротивления:

А = F * S

• где:
• A - работа;
• F - результирующая сила (в данном случае это будет сумма силы, необходимой для разгона, и силы сопротивления);
• S - длина разбега (600 м).

Сначала рассчитаем работу против силы сопротивления:

Aсопр = Fсопр * S = 98,1 Н * 600 м = 58860 Дж.

Шаг 3: Определение кинетической энергии

Кинетическая энергия, которую необходимо развить для достижения взлётной скорости, рассчитывается по формуле:

Ек = (m * v²) / 2

• где:
• Ек - кинетическая энергия;
• m - масса самолёта (500 кг);
• v - взлётная скорость (20 м/с).

Подставляем значения:

Ек = (500 * 20²) / 2 = (500 * 400) / 2 = 100000 Дж.

Шаг 4: Общая работа

Теперь мы можем найти общую работу, необходимую для разбега:

Аобщ = Асопр + Ек = 58860 Дж + 100000 Дж = 158860 Дж.

Шаг 5: Определение времени разбега

Для нахождения средней мощности нам нужно знать время, за которое самолёт разгоняется. Мы можем найти время, используя формулу:

t = S / v

• где:
• t - время разбега;
• S - длина разбега (600 м);
• v - взлётная скорость (20 м/с).

Подставляем значения:

t = 600 м / 20 м/с = 30 с.

Шаг 6: Расчёт средней полезной мощности

Теперь мы можем вычислить среднюю полезную мощность:

P = Aобщ / t

• где:
• P - средняя полезная мощность;
• Aобщ - общая работа (158860 Дж);
• t - время разбега (30 с).

Подставляем значения:

P = 158860 Дж / 30 с ≈ 5295,33 Вт.

Ответ: Средняя полезная мощность, необходимая для разбега самолёта, составляет примерно 5295,33 Вт или 5,3 кВт.