Паровоз массой 900 т движется по горизонтальному пути и при этом развивает постоянную силу тяги в 270 кН. Известно, что на участке пути длиной 250 м его скорость увеличилась с 36 км/ч до 45 км/ч. Какова сила сопротивления паровоза?

Физика 11 класс Динамика движущихся тел паровоз масса 900 т горизонтальный путь сила тяги 270 кН участок пути 250 м скорость 36 км/ч 45 км/ч сила сопротивления физика 11 класс Новый

Для решения данной задачи необходимо использовать основные физические законы, связанные с движением тел, а именно второй закон Ньютона и формулы для расчета работы и энергии.

Шаг 1: Преобразование единиц измерения

• Сначала преобразуем скорость из км/ч в м/с:
• 36 км/ч = 36 * (1000 м / 3600 с) = 10 м/с
• 45 км/ч = 45 * (1000 м / 3600 с) = 12.5 м/с

Шаг 2: Расчет изменения кинетической энергии

Кинетическая энергия (KE) рассчитывается по формуле:

KE = (1/2) * m * v^2

где m - масса, v - скорость.

• Начальная кинетическая энергия (при 10 м/с):
• KE1 = (1/2) * 900000 кг * (10 м/с)^2 = 4500000 Дж
• Конечная кинетическая энергия (при 12.5 м/с):
• KE2 = (1/2) * 900000 кг * (12.5 м/с)^2 = 7031250 Дж

Шаг 3: Расчет изменения кинетической энергии

Изменение кинетической энергии (ΔKE) равно:

ΔKE = KE2 - KE1 = 7031250 Дж - 4500000 Дж = 2531250 Дж

Шаг 4: Расчет работы, совершенной паровозом

Работа (A), совершенная паровозом, равна сумме работы, противодействующей сопротивлению, и изменения кинетической энергии:

A = F * d

где F - сила тяги, d - расстояние.

Сила тяги паровоза равна 270 кН, а расстояние равно 250 м.

A = 270000 Н * 250 м = 67500000 Дж

Шаг 5: Расчет силы сопротивления

Сила сопротивления (Fсопр) может быть найдена из уравнения:

A = ΔKE + Fсопр * d

Подставляя известные значения:

67500000 Дж = 2531250 Дж + Fсопр * 250 м

Решим уравнение относительно Fсопр:

Fсопр * 250 м = 67500000 Дж - 2531250 Дж

Fсопр * 250 м = 64968750 Дж

Fсопр = 64968750 Дж / 250 м = 259875 Н

Заключение

Таким образом, сила сопротивления паровоза составляет приблизительно 259.9 кН.