Question

Поезд массой 1000 кг за 1 мин 40 с увеличил скорость от 15 м/с до 20 м/с. Определите силу тяги, если коэффициент трения 0,3. Поезд двигался по горизонтальной поверхности.

Answer 1

Дано:

m = 1000 кг

t = 1 мин 40 с = 100 с

υ₁ = 15 м/с

υ₂ = 20 м/с

μ = 0,3

----------------------------------------

Найти:

F(тяг.) - ?

Решение:

1) Чтобы определить силу тяги, воспользуемся вторым законом Ньютона, именно по такой формуле мы найдем силу тяги поезда:

ma = F(тяг.) - F(сопр.) ⇒ F(тяг.) = ma + F(сопр.) - Сила тяги поезда (1)

2) Из формулы про силу тяги, нам не известно силу сопротивления, но нам известно в условий про коэффициент трения, значит силу сопротивления поезда мы напишем формулу силу трения вот так:

F(сопр.) = F(тр.) = μN - Сила сопротивления поезда (2)

3) Но нам из формулы про силу сопротивления поезда, не известно про силы реакции опоры, но мы знаем в условий поезд весит 1000 кг и двигается по горизонтальном положения, значит мы запишем формулу про силу реакции опоры, именно по такой формулы мы подставим на формулу там где (2):

N = mg - Сила реакции опоры, следовательно:

F(сопр.) = μ×mg - Сила сопротивления поезда (3)

4) И теперь мы запишем общую формулу про силу тяги поезда при помощи формул (1) и (3):

F(тяг.) = ma + F(сопр.) - Сила тяги поезда

F(сопр.) = μ×mg - Сила сопротивления поезда

Следовательно:

F(тяг.) = ma + μ×mg - Сила тяги поезда (4)

5) Но теперь из общей формулы нам не известно про ускорение поезда, но в условий сказано про скорости, и то что поезд двигался по горизонтальной поверхности, следовательно мы получим вот такую формулу, именно по такой формуле мы найдем ускорение поезда:

$a = \frac{(v_{2}-v_{1})}{t}$ - Ускорение поезда

a = (20 м/с - 15 м/с)/100 c = 5 м/с / 100 с = 0,05 м/с²

6) И теперь мы находим силу тяги поезда, из общей формулы там где формула написана (4):

F(тяг.) = ma + μ×mg - Сила тяги поезда

F(тяг.) = 1000 кг × 0,05 м/с² + 0,3 × 1000 кг × 10 м/с² = 50 (кг×м)/с² + 3000 (кг×м)/с² = 50 Н + 3000 Н = 3050 Н = 3,050 кН ≈ 3,05 кН

Ответ: F(тяг.) = 3,05 кН

Answer 2

Для решения этой задачи, мы можем воспользоваться вторым законом Ньютона, который гласит, что сила, приложенная к телу, равна произведению его массы на ускорение:

F = m * a

где: F - сила (которую мы хотим найти) m - масса поезда (1000 кг) a - ускорение поезда

Для определения ускорения поезда, мы можем использовать уравнение равноускоренного движения:

v = u + at

где: v - конечная скорость (20 м/с) u - начальная скорость (15 м/с) t - время (1 мин 40 сек = 100 сек)

Начнем с вычисления ускорения (a):

a = (v - u) / t a = (20 м/с - 15 м/с) / 100 с a = 5 м/с / 100 с a = 0,05 м/с^2

Теперь, когда у нас есть значение ускорения, мы можем найти силу тяги (F):

F = m * a F = 1000 кг * 0,05 м/с^2 F = 50 Н (ньютон)

Теперь у нас есть сила тяги, необходимая для увеличения скорости поезда с 15 м/с до 20 м/с на горизонтальной поверхности при коэффициенте трения 0,3.