Автомобиль массой 1,5 тонны на расстоянии 200 метров увеличил свою скорость с 36 км/ч до 72 км/ч. Какое тяговое усилие требуется автомобилю, если коэффициент сопротивления качению колес по дороге составляет 0,25?

Физика Колледж Динамика тяговое усилие автомобиль скорость масса коэффициент сопротивления физика Движение расчет силы Новый

Чтобы рассчитать тяговое усилие, необходимое автомобилю, нам нужно учесть два основных момента: изменение скорости автомобиля и силу сопротивления качению. Давайте разберем шаги решения по порядку.

Шаг 1: Переводим массу автомобиля в килограммы

• 1,5 тонны = 1500 кг

Шаг 2: Переводим скорости из км/ч в м/с

• 36 км/ч = 36 * (1000 м / 3600 с) = 10 м/с
• 72 км/ч = 72 * (1000 м / 3600 с) = 20 м/с

Шаг 3: Рассчитываем изменение скорости

• Δv = v2 - v1 = 20 м/с - 10 м/с = 10 м/с

Шаг 4: Рассчитываем силу сопротивления качению

Сила сопротивления качению (F_сопр) рассчитывается по формуле:

F_сопр = μ * m * g

• где μ = 0,25 (коэффициент сопротивления качению)
• m = 1500 кг (масса автомобиля)
• g = 9,81 м/с² (ускорение свободного падения)

Теперь подставим значения:

• F_сопр = 0,25 * 1500 кг * 9,81 м/с² = 0,25 * 14715 = 3678,75 Н

Шаг 5: Рассчитываем необходимое тяговое усилие

Тяговое усилие (F_тяга) необходимо для преодоления силы сопротивления и для разгона автомобиля. Оно рассчитывается по формуле:

F_тяга = F_сопр + F_разгон

Сила разгона (F_разгон) рассчитывается по формуле:

F_разгон = m * a

где a - ускорение, которое можно найти по формуле:

a = Δv / t

Но для этого нам нужно знать время разгона. Мы можем использовать формулу для движения с постоянным ускорением:

s = v1 * t + (1/2) * a * t²

Однако, в данной задаче нам не дано время. Мы можем использовать закон сохранения энергии или упростить задачу, предполагая, что время разгона незначительно. Для практических расчетов, если не требуется точное время, можно использовать среднюю скорость.

Шаг 6: Подсчет итогового тягового усилия

Допустим, что время разгона, например, 10 секунд (это пример, чтобы упростить расчет):

• a = Δv / t = 10 м/с / 10 с = 1 м/с²
• F_разгон = 1500 кг * 1 м/с² = 1500 Н

Шаг 7: Итоговое тяговое усилие

• F_тяга = F_сопр + F_разгон = 3678,75 Н + 1500 Н = 5178,75 Н

Таким образом, тяговое усилие, необходимое автомобилю, составляет примерно 5179 Н.