2025-10-30 12:07:37
Какова сила сопротивления движению тепловоза, который на горизонтальном участке пути длиной 600 м развивает постоянную силу тяги 147 кН и увеличивает скорость от 36 до 54 км/ч, если масса поезда составляет 1000 т?
Физика Колледж Динамика движущихся тел сила сопротивления тепловоз горизонтальный путь сила тяги скорость масса поезда физика расчет силы Новый
2025-10-30 12:07:57
Для решения задачи нам нужно определить силу сопротивления движению тепловоза. Начнем с того, что для этого нам потребуется использовать закон Ньютона и некоторые основные формулы из физики.
Шаг 1: Переведем скорости в метры в секунду.
- Начальная скорость: 36 км/ч = 36 * (1000 м / 3600 с) = 10 м/с
- Конечная скорость: 54 км/ч = 54 * (1000 м / 3600 с) = 15 м/с
Шаг 2: Найдем ускорение тепловоза.
Используем формулу для ускорения:
a = (v_f - v_i) / t
Где:
- v_f - конечная скорость (15 м/с)
- v_i - начальная скорость (10 м/с)
- t - время, за которое происходит изменение скорости
Однако время нам не дано. Вместо этого мы можем воспользоваться уравнением движения:
s = v_i * t + (1/2) * a * t^2
Где s = 600 м. Но нам нужно найти a, поэтому мы можем выразить его через изменение скорости и расстояние:
1. Найдем ускорение:
Используем уравнение:
v_f^2 = v_i^2 + 2 * a * s
Подставим известные значения:
15^2 = 10^2 + 2 * a * 600
225 = 100 + 1200a
125 = 1200a
a = 125 / 1200 = 0.1042 м/с²
Шаг 3: Теперь найдем силу, действующую на тепловоз. Используем второй закон Ньютона:
F_net = m * a
Где:
- m = 1000 т = 1000 * 1000 кг = 1,000,000 кг
- a = 0.1042 м/с²
F_net = 1,000,000 кг * 0.1042 м/с² = 104,200 Н
Шаг 4: Теперь найдем силу сопротивления. Сила тяги тепловоза равна 147 кН, что составляет 147,000 Н.
Сила сопротивления (F_r) будет равна разности силы тяги и силы, необходимой для преодоления инерции:
F_r = F_t - F_net
Где:
- F_t = 147,000 Н
- F_net = 104,200 Н
F_r = 147,000 Н - 104,200 Н = 42,800 Н
Ответ: Сила сопротивления движению тепловоза составляет 42,800 Н.