На сколько уменьшится вес автомобиля в самой верхней точке выпуклого моста с радиусом кривизны 100 м по сравнению с весом этого же автомобиля в неподвижном состоянии? Масса автомобиля равна 2 т, а скорость движения составляет 54 км/ч.

Физика Колледж Динамика вес автомобиля верхняя точка моста радиус кривизны масса автомобиля скорость движения физика силы действия центробежная сила изменение веса выпуклый мост Новый

Чтобы ответить на вопрос, сначала нужно рассмотреть физические явления, происходящие в данной ситуации. Мы будем использовать закон сохранения энергии и законы динамики.

1. **Определим вес автомобиля.**

• Вес (F) автомобиля можно рассчитать по формуле: F = m * g, где:
• m - масса автомобиля (2 т = 2000 кг),
• g - ускорение свободного падения (примерно 9.81 м/с²).
• Таким образом, F = 2000 кг * 9.81 м/с² = 19620 Н.

2. **Переведем скорость в метры в секунду.**

• Скорость автомобиля составляет 54 км/ч. Для перевода в м/с используем формулу: V = 54 км/ч * (1000 м / 1 км) * (1 ч / 3600 с) = 15 м/с.

3. **Рассчитаем центростремительное ускорение.**

• Центростремительное ускорение (a_c) можно найти с помощью формулы: a_c = V² / R, где:
• V - скорость (15 м/с),
• R - радиус кривизны (100 м).
• Подставляем значения: a_c = (15 м/с)² / 100 м = 2.25 м/с².

4. **Определим силу, действующую на автомобиль в верхней точке моста.**

В верхней точке моста на автомобиль действуют две силы:

• Сила тяжести (F) направлена вниз и равна 19620 Н,
• Центростремительная сила (F_c) также направлена вниз и равна массе автомобиля, умноженной на центростремительное ускорение: F_c = m * a_c = 2000 кг * 2.25 м/с² = 4500 Н.

5. **Определим нормальную силу (N) в верхней точке моста.**

Согласно второму закону Ньютона, сумма сил в вертикальном направлении равна массе автомобиля, умноженной на его ускорение:

• F - N = m * a_c.

Таким образом, мы можем выразить нормальную силу:

• N = F - m * a_c = 19620 Н - 4500 Н = 15120 Н.

6. **Теперь найдем, на сколько уменьшится вес автомобиля.**

Уменьшение веса будет равно разнице между весом в неподвижном состоянии и нормальной силой в верхней точке моста:

• Уменьшение веса = F - N = 19620 Н - 15120 Н = 4500 Н.

Ответ: Вес автомобиля в самой верхней точке выпуклого моста уменьшится на 4500 Н по сравнению с весом в неподвижном состоянии.