Автомобиль начинает движение с места и, ускоряясь равномерно, за 20 секунд достигает скорости 72 км/ч. Какова масса автомобиля, если работа, выполненная его двигателем, составляет 300000 Дж, а средняя сила сопротивления, действующая на автомобиль, равна 500 Н?

Физика 9 класс Законы Ньютона и движение с постоянным ускорением автомобиль Движение ускорение скорость работа масса сила сопротивления физика 9 класс задачи по физике равномерное ускорение Новый

Чтобы решить эту задачу, давайте разберем её на несколько шагов.

1. Определим ускорение автомобиля.
   • Сначала переведем скорость из км/ч в м/с. Для этого используем коэффициент перевода: 1 км/ч = 1/3.6 м/с.
   • Итак, 72 км/ч = 72 / 3.6 = 20 м/с.
   • Теперь найдем ускорение. Используем формулу: a = (v - v0) / t, где v - конечная скорость, v0 - начальная скорость, t - время.
   • Подставляем значения: a = (20 м/с - 0 м/с) / 20 с = 1 м/с².
2. Определим силу, действующую на автомобиль.
   • Сначала найдем массу автомобиля. Для этого используем второй закон Ньютона: F = m * a, где F - результирующая сила, m - масса, a - ускорение.
   • Результирующая сила F равна работе, выполненной двигателем, деленной на расстояние, пройденное автомобилем, с учетом силы сопротивления.
   • Работа (A) равна 300000 Дж. Сначала найдем расстояние, пройденное автомобилем за 20 секунд.
   • Расстояние можно найти по формуле: s = v0 * t + (1/2) * a * t². Здесь v0 = 0, поэтому s = (1/2) * a * t² = (1/2) * 1 * (20)² = 200 м.
3. Рассчитаем результирующую силу.
   • Сначала найдем работу, выполненную против силы сопротивления: Aсопр = Fсопр * s = 500 Н * 200 м = 100000 Дж.
   • Теперь найдем полезную работу: Aполезная = A - Aсопр = 300000 Дж - 100000 Дж = 200000 Дж.
   • Сила, соответствующая полезной работе, можно найти как Fполезная = Aполезная / s = 200000 Дж / 200 м = 1000 Н.
   • Теперь найдем результирующую силу: Fрез = Fполезная + Fсопр = 1000 Н + 500 Н = 1500 Н.
4. Теперь можем найти массу автомобиля.
   • Используем F = m * a: 1500 Н = m * 1 м/с².
   • Следовательно, m = 1500 Н / 1 м/с² = 1500 кг.

Ответ: Масса автомобиля составляет 1500 кг.