Какова средняя мощность локомотива товарного поезда массой 300 тонн, который стартует на переезде и достигает скорости 72 км/ч на участке длиной 2,4 км, если пренебречь сопротивлением движению поезда?

Физика Колледж Работа и энергия средняя мощность локомотива мощность товарного поезда скорость поезда 72 км/ч масса поезда 300 тонн расстояние 2,4 км сопротивление движению поезда Новый

Для решения этой задачи нам необходимо определить среднюю мощность локомотива, который разгоняет товарный поезд. Мы будем использовать формулу для мощности, а также некоторые физические законы.

Шаг 1: Преобразуем скорость из км/ч в м/с.

• Скорость 72 км/ч равна 72 * (1000 м / 1 км) / (3600 с / 1 ч) = 20 м/с.

Шаг 2: Найдем работу, которую совершает локомотив для разгона поезда.

• Работа (A) равна изменению кинетической энергии поезда. Кинетическая энергия (E) определяется формулой: E = (m * v^2) / 2, где m - масса поезда, v - скорость.
• Подставим известные значения: масса m = 300 тонн = 300000 кг, скорость v = 20 м/с.
• Тогда кинетическая энергия будет равна: E = (300000 * (20)^2) / 2 = (300000 * 400) / 2 = 60000000 Дж (джоулей).

Шаг 3: Теперь, когда мы знаем работу, найдем среднюю мощность (P) локомотива.

• Средняя мощность определяется как работа, совершенная за определенное время: P = A / t.
• Теперь нам нужно найти время (t), за которое локомотив разгоняет поезд. Мы знаем, что путь (S) равен 2,4 км = 2400 м.
• Используя формулу S = v * t, можем выразить время: t = S / v = 2400 м / 20 м/с = 120 с.

Шаг 4: Подставим значение работы и времени в формулу для мощности.

• P = A / t = 60000000 Дж / 120 с = 500000 Вт.
• Таким образом, 500000 Вт = 500 кВт.

В итоге, средняя мощность локомотива товарного поезда составляет 500 кВт.