Какова величина тормозного пути автомобиля весом 20 кН, если он останавливается под действием силы трения 4 кН, пройдя по горизонтальной дороге 20 м после выключения двигателя?

Физика 8 класс Законы Ньютона тормозной путь автомобиль сила трения вес автомобиля горизонтальная дорога физика 8 класс Новый

Чтобы найти величину тормозного пути автомобиля, нам нужно использовать закон сохранения энергии и формулу для работы силы трения. Давайте разберем задачу шаг за шагом.

Шаг 1: Определим основные данные

• Вес автомобиля (сила тяжести) = 20 кН = 20000 Н
• Сила трения = 4 кН = 4000 Н
• Тормозной путь (расстояние, пройденное автомобилем до остановки) = 20 м

Шаг 2: Найдем работу, совершенную силой трения

Работа силы трения (A) рассчитывается по формуле:

A = F * s

где:

• F - сила трения (4000 Н)
• s - путь (20 м)

Подставим значения:

A = 4000 Н * 20 м = 80000 Дж

Шаг 3: Определим начальную кинетическую энергию автомобиля

Когда автомобиль начинает тормозить, его начальная кинетическая энергия равна работе, которую выполняет сила трения, чтобы остановить его. Таким образом, мы можем сказать, что:

Кинетическая энергия (E) = Работа (A) = 80000 Дж

Шаг 4: Найдем скорость автомобиля перед торможением

Кинетическая энергия автомобиля определяется по формуле:

E = (m * v^2) / 2

где:

• m - масса автомобиля (вес автомобиля делим на ускорение свободного падения, g = 9.81 м/с²)
• v - скорость автомобиля перед торможением

Сначала найдем массу:

m = 20000 Н / 9.81 м/с² ≈ 2030.4 кг

Теперь подставим массу в формулу кинетической энергии:

80000 Дж = (2030.4 кг * v^2) / 2

Умножим обе стороны на 2:

160000 Дж = 2030.4 кг * v^2

Теперь разделим на 2030.4 кг:

v^2 = 160000 Дж / 2030.4 кг ≈ 78.7 м²/с²

Теперь извлечем квадратный корень:

v ≈ √78.7 ≈ 8.86 м/с

Шаг 5: Найдем тормозной путь

Теперь мы можем использовать формулу для тормозного пути, которая учитывает силу трения:

s = v^2 / (2 * a)

где:

• a - ускорение (в данном случае это будет замедление из-за силы трения)

Замедление (a) можно найти, используя силу трения:

a = F / m = 4000 Н / 2030.4 кг ≈ 1.97 м/с²

Теперь подставим значения в формулу для тормозного пути:

s = (8.86 м/с)² / (2 * 1.97 м/с²) ≈ 22.5 м

Ответ: Величина тормозного пути автомобиля составляет примерно 22.5 метра. Это больше, чем 20 метров, что означает, что автомобиль не сможет остановиться на этом расстоянии при данных условиях. Поэтому, если бы он остановился через 20 метров, это было бы связано с меньшей силой трения или меньшей скоростью перед торможением.