Вопрос школьника
После выключения двигателя автомобиль «Волга» массой 1800 кг проезжает в свободном качении путь, равный 545 м, за время 80 с до полной остановки. Определите начальную скорость, ускорение и силу, действующую на автомобиль в процессе торможения
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать уравнение движения тела в свободном качении:
S = V0*t + (a*t^2)/2,
где S — пройденный путь, V0 — начальная скорость, t — время движения, a — ускорение.
Из условия задачи известны следующие данные:
S = 545 м,
t = 80 с,
V = 0 (так как автомобиль остановился).
Тогда подставляя данные в уравнение, получим:
545 = V0*80 + (a*80^2)/2.
Для определения начальной скорости и ускорения необходимо решить систему уравнений:
545 = V0*80 + (a*80^2)/2,
0 = V0 + a*80.
Решая данную систему, получим:
V0 = -20,125 м/с,
a = -0,3164 м/с^2.
Отрицательное значение начальной скорости говорит о том, что автомобиль двигался в обратном направлении. Ускорение также отрицательное, что означает, что автомобиль замедлялся.
Для определения силы, действующей на автомобиль в процессе торможения, необходимо воспользоваться вторым законом Ньютона:
F = m*a,
где F — сила, действующая на автомобиль, m — масса автомобиля.
Подставляя известные значения, получим:
F = 1800 кг * (-0,3164 м/с^2) = -569,52 Н.
Отрицательное значение силы говорит о том, что сила направлена в противоположную сторону движения автомобиля, то есть является силой торможения.
