Question

Велосипедист массой 80 кг, имеющий в конце спуска скорость 72 км/ч, останавливается через 40 с после окончания спуска. Определите силу трения и коэффициент трения.

Answer 1

.................................

Answer 2

Для определения силы трения и коэффициента трения, используем законы движения и закон сохранения энергии.

1. Сначала найдем начальную скорость велосипедиста в конце спуска. Для этого переведем скорость из км/ч в м/с:

(72 км/ч) * (1000 м / 1 км) * (1 ч / 3600 с) ≈ 20 м/с

2. Найдем ускорение велосипедиста:

Ускорение = (Изменение скорости) / Время = (0 м/с - 20 м/с) / 40 с = -0.5 м/с²

Отрицательное значение ускорения указывает на то, что велосипедист замедляется.

3. Теперь найдем работу силы трения, которая была совершена при остановке велосипедиста. По закону сохранения энергии, изменение кинетической энергии равно работе силы трения:

Изменение кинетической энергии = 0.5 * масса * (конечная скорость^2 - начальная скорость^2)

Изменение кинетической энергии = 0.5 * 80 кг * (0 м/с - 20 м/с)^2 ≈ 8000 Дж

4. Теперь найдем силу трения:

Работа силы трения = сила трения * расстояние торможения

Сила трения = Работа силы трения / расстояние торможения

5. Поскольку у нас нет информации о расстоянии торможения, предположим, что велосипедист останавливается равномерно и расстояние торможения можно найти через закон равномерного движения:

Расстояние торможения = (начальная скорость * время) + (0.5 * ускорение * время^2)

Расстояние торможения = (20 м/с * 40 с) + (0.5 * (-0.5 м/с²) * (40 с)^2) ≈ 800 м

Теперь можно найти силу трения:

Сила трения = 8000 Дж / 800 м ≈ 10 Н

6. Наконец, найдем коэффициент трения. Коэффициент трения можно определить, используя следующее соотношение:

Сила трения = коэффициент трения * нормальная сила

Где нормальная сила - это сила, с которой поверхность дороги действует на велосипедиста. В данном случае, это равно весу велосипедиста:

Нормальная сила = масса * ускорение свободного падения ≈ 80 кг * 9.8 м/с² ≈ 784 Н

Теперь можно найти коэффициент трения:

Коэффициент трения = Сила трения / Нормальная сила ≈ 10 Н / 784 Н ≈ 0.0128

Итак, сила трения составляет примерно 10 Н, а коэффициент трения составляет около 0.0128.