Дано: S = 20,4 м V = 0 u = 0,06 V0 - ?
1) По второму закону Ньютона в векторном виде имеем: Fтр = ma
Проецируем на ось ОX: Fтр = ma.
Сила трения равна: Fтр = u N, где N - сила нормальной реакции опоры, которая по третьему закону Ньютона равна силе тяжести Fтяж.
Значит, Fтр = u mg.
Перепишем 2зН в следующем виде: u mg = ma, откуда ускорение равно: a = u g.
2) Из кинематики имеем: S = (V^2 - V0^2) / 2a.
Так как тело тормозит, то конечная скорость V = 0. Перепишем в виде:
S = - V0^2 / 2a. Подставляем формулу ускорения (так как тело тормозит, то ускорение отрицательно, а потому минусы сокращаем):
S = V0^2 / 2 u g, откуда выводим начальную скорость V0:
V0 = sqrt(2 S u g) = sqrt(2 * 20,4 * 0,6) = 4,947 м/с ≈ 5 м/с
Силу трения можно не учитывать, она одинакова для первого и второго вагонов. Пусть между локомотивом и первым вагоном сила натяжения равна Т₁, между первым и вторым вагонами Т₂.
Тогда II з-н Ньютона в проекции на ось ОХ, направление которой совпадает с направлением движения запишется для первого вагона так: Ма = Т₁ - Т₂
А для второго так: Ма = Т₂
Решая эту простенькую систему получим, что Т₁ = 2Ма; Т₂ = Ма.
Отсюда Т₁/Т₂ = 2.