Question

груженый Автомобиль массой 5 тонн перемещаясь равномерно по горизонтальному участку дороги преодолел расстояние 2 км Какую работу совершил двигатель автомобиля если сила трения составляет 0, 001 силы тяжести действующая на автомобиль. С полным объяснением

Answer 1

Дано: m = 5 т = 5 × 10³ кг; l = 2 км = 2 × 10³ м; μ = 0,001, V = const; α = 0°, g = 10 м/с².

Найти: A - ?

Решение. По определению A = Fscosα. Автомобиль движется равномерно прямолинейно, поэтому s = l.

Тело движется под действием четырёх сил: силы тяжести mg, сила N нормальной реакции опоры, сила тяги Fтяги и сила трения Fтр.

Тело движется равномерно прямолинейно, поэтому его ускорение равно нулю.

Выполним пояснительный рисунок, указав на нём силы, действующие на тело.

Свяжем систему координат с телом на поверхности Земли, ось OY направим вертикально вверх, ось OX - горизонтально, в направлении движения тела.

Запишем первый закон Ньютона (он выполняется когда движения тела равномерное прямолинейное; второй закон Ньютона выполняется, когда движение равноускоренное) в ВЕКТОРНОМ виде:

Fтяги + N + Fтр + mg = 0.

Спроецируем уравнение на оси координат и запишем выражение для силы трения:

| OX: Fтяги - Fтр = 0

| OY: N - mg = 0

| Fтр = μN

Решив полученную систему уравнений, найдём Fтяги:

N - mg = 0 ⇒ N = mg ⇒ Fтр = μN = μmg

Fтяги - Fтр = 0 ⇒ Fтяги = Fтр = μmg.

Подставим в формулу работы выражение F = Fтяги = μmg и будем иметь:

A = Flcosa = μmglcosα.

Определим значение искомой величины:

[A] = кг × м/с² × м = Н × м = Дж.

А = 0,001 × 5 × 10³ × 10 × 2 × 10³ × сos0° = 10⁵ Дж = 100 кДж.

Ответ: двигатель автомобиля выполнил работу A = 100 кДж.

Answer 2

Для определения работы, которую совершил двигатель автомобиля, нужно понять, что работа определяется как произведение силы, приложенной к телу, на расстояние, на которое это тело перемещается в направлении силы.

В данном случае есть две силы, которые действуют на автомобиль: сила тяжести и сила трения. Сила тяжести действует вертикально вниз и равна массе автомобиля умноженной на ускорение свободного падения (9.8 м/с²). Сила трения противоположна направлению движения автомобиля и равна 0.001 силы тяжести.

Сначала найдем величину силы тяжести, действующей на автомобиль:

Масса автомобиля: 5 тонн = 5000 кг Ускорение свободного падения: 9.8 м/с²

Сила тяжести = масса * ускорение = 5000 кг * 9.8 м/с² ≈ 49000 Н (Ньютон)

Теперь можем найти работу силы трения. Работа силы трения равна произведению силы трения на перемещение автомобиля (по горизонтальной дороге, значит, перемещение равно 2 км = 2000 м).

Работа силы трения = сила трения * перемещение = 0.001 * 49000 Н * 2000 м ≈ 98 000 Дж (джоулей)

Теперь, чтобы найти работу двигателя, нужно понять, что при равномерном движении сумма всех сил, действующих на автомобиль, равна нулю (так как ускорение равно нулю).

Сумма сил = сила тяжести - сила трения = 49000 Н - 98 Н ≈ 48902 Н

Таким образом, двигатель совершил работу, равную противоположной работе силы трения:

Работа двигателя = -Работа силы трения ≈ -98000 Дж

Отрицательный знак означает, что двигатель совершил положительную работу, т.е. потребовалось энергии из двигателя, чтобы преодолеть силу трения и переместить автомобиль по горизонтальной дороге на расстояние 2 км.