Какой коэффициент сопротивления у троллейбуса массой 10 т, если он трогается с места и за 50 м достигает скорости 10 м/с, при этом сила тяги составляет 14 кН?
Какую массу может перевозить состав, если тепловоз с ускорением 0,1 м/с² имеет коэффициент сопротивления 0,005 и развивает максимальное тяговое усилие 300 кН?
Какое значение коэффициента тяги, которое представляет собой отношение силы тяги к силе?
Давайте разберем каждый из вопросов по порядку.
1. Определение коэффициента сопротивления у троллейбуса:Для начала нам нужно рассчитать ускорение троллейбуса. Мы знаем, что он достигает скорости 10 м/с за 50 м. Для этого воспользуемся формулой:
v^2 = u^2 + 2as
Где:
Подставим известные значения:
10^2 = 0 + 2a * 50
100 = 100a
Отсюда мы находим:
a = 1 м/с²
Теперь мы можем использовать второй закон Ньютона для определения силы сопротивления:
F = ma
Где:
Сила, которую развивает троллейбус:
F = 10000 * 1 = 10000 Н
Однако, у нас есть сила тяги, равная 14 кН (14000 Н). Теперь мы можем найти силу сопротивления:
Сила сопротивления = Сила тяги - Сила, необходимая для ускорения
Fсопр. = 14000 Н - 10000 Н = 4000 Н
Коэффициент сопротивления определяется как:
Коэффициент сопротивления = Fсопр. / (mg)
Где g = 9.81 м/с² (ускорение свободного падения).
Теперь подставим значения:
Коэффициент сопротивления = 4000 / (10000 * 9.81) ≈ 0.0408
Таким образом, коэффициент сопротивления у троллейбуса примерно равен 0.0408.
2. Определение массы, которую может перевозить тепловоз:Здесь мы используем аналогичный подход. У нас есть максимальное тяговое усилие и коэффициент сопротивления.
Сначала найдем силу сопротивления:
Fсопр. = Ксопр. * mg
Где:
Теперь у нас есть уравнение для силы тяги:
Fтяги = ma + Fсопр.
Сила тяги равна 300 кН (300000 Н). Учитывая, что ускорение составляет 0.1 м/с², мы можем записать:
300000 = m * 0.1 + 0.005 * m * 9.81
Теперь упростим уравнение:
300000 = 0.1m + 0.04905m
300000 = 0.14905m
Теперь найдем массу:
m = 300000 / 0.14905 ≈ 2010.3 кг
Таким образом, тепловоз может перевозить массу примерно 2010.3 кг.
3. Определение коэффициента тяги:Коэффициент тяги определяется как отношение силы тяги к силе, необходимой для преодоления сопротивления.
Формула будет выглядеть следующим образом:
Коэффициент тяги = Fтяги / Fсопр.
Сила тяги у нас есть (300 кН = 300000 Н), а силу сопротивления мы можем найти, используя коэффициент сопротивления и массу, которую мы нашли:
Fсопр. = Ксопр. * mg = 0.005 * 2010.3 * 9.81 ≈ 98.5 Н
Теперь подставим значения:
Коэффициент тяги = 300000 / 98.5 ≈ 3047.5
Таким образом, коэффициент тяги составляет примерно 3047.5.