Question

Во время аварии автомобиль, двигавшийся со скоростью υ = 36 км/ч, врезался в лоб в стену здания. Предполагая, что время удара Δt = 0,1 с, определите среднюю силу Fср, с которой ремни безопасности удерживали пассажира, масса которого m = 70 кг.

Answer 1

Ответ:

7 кН

Объяснение:

Δu=10 м/с    Δt=0.1 c   m=70 кг   Fcp=?

===

Δp=m*Δu=Fcp*Δt

Fcp=m*Δu/Δt=70*10/0.1=7000 H

=========================

Answer 2

Для определения средней силы, с которой ремни безопасности удерживали пассажира, мы можем использовать второй закон Ньютона, который утверждает, что сила равна произведению массы на ускорение:

$F = m \cdot a$

Ускорение можно выразить как изменение скорости деленное на время:

$a = \frac{Δv}{Δt}$

Начальная скорость автомобиля составляет $υ = 36 \, \text{км/ч}$, что можно перевести в метры в секунду:

$υ = 36 \, \text{км/ч} \cdot \frac{1000 \, \text{м}}{3600 \, \text{с}} = 10 \, \frac{\text{м}}{\text{с}}$

Так как автомобиль столкнулся со стеной и остановился, его конечная скорость $v_f = 0$.

Изменение скорости $Δv$ равно конечной скорости минус начальной скорости:

$Δv = v_f - v_i = 0 - 10 \, \frac{\text{м}}{\text{с}} = -10 \, \frac{\text{м}}{\text{с}}$

Теперь мы можем выразить ускорение:

$a = \frac{Δv}{Δt} = \frac{-10 \, \frac{\text{м}}{\text{с}}}{0.1 \, \text{с}} = -100 \, \frac{\text{м}}{\text{с}^2}$

Отрицательный знак указывает на то, что автомобиль замедляется.

Теперь мы можем найти силу, действующую на пассажира:

$F = m \cdot a = 70 \, \text{кг} \cdot (-100 \, \frac{\text{м}}{\text{с}^2}) = -7000 \, \text{Н}$

Сила имеет отрицательное значение, потому что она направлена в противоположную сторону движения автомобиля. Силой безопасности будет $F_{\text{ср}} = 7000 \, \text{Н}$.