Question

С Физикой))) Бензовоз массой 4 т подходит к подъёму длиной 250 м и высотой 3 м со скоростью 10 м/с. В конце подъёма его скорость уменьшилась до 5 м/с. Коэффициент сопротивления равен 0,09.
1.
Определите изменение потенциальной энергии бензовоза (ответ в кДж).
2.
Определите изменение кинетической энергии по модулю (ответ в кДж).
3.
Определите модуль работы силы сопротивления (ответ в кДж, округлите до целых).
4.
Определите работу силы тяги (ответ в кДж).
5.
Определите силу тяги бензовоза (ответ в Н).

Answer 1

1)120

3)900

Объяснение:

Answer 2

Для решения данной задачи мы будем использовать законы сохранения энергии. Вначале посчитаем изменение потенциальной энергии бензовоза.

1. Изменение потенциальной энергии (ΔΠ) равно произведению массы (m) бензовоза на ускорение свободного падения (g) на высоту подъёма (h). Формула для изменения потенциальной энергии выглядит следующим образом:

ΔΠ = mgh,

где m = 4 т (4000 кг), g = 9.8 м/с², h = 3 м.

Подставив значения в формулу, получаем:

ΔΠ = (4000 кг) * (9.8 м/с²) * (3 м) = 117600 кДж.

Таким образом, изменение потенциальной энергии бензовоза составляет 117600 кДж.

2. Теперь рассчитаем изменение кинетической энергии (ΔK). Формула для изменения кинетической энергии:

ΔK = (1/2) * m * (v₂² - v₁²),

где m = 4 т (4000 кг), v₁ = 10 м/с (начальная скорость), v₂ = 5 м/с (конечная скорость).

Подставляя значения в формулу, получаем:

ΔK = (1/2) * (4000 кг) * ((5 м/с)² - (10 м/с)²) = (1/2) * (4000 кг) * (25 м²/с² - 100 м²/с²) = (1/2) * (4000 кг) * (-75 м²/с²) = -600000 кДж.

Изменение кинетической энергии по модулю составляет 600000 кДж (под отрицательным знаком, так как скорость уменьшилась).

3. Теперь рассчитаем модуль работы силы сопротивления (A). Формула для работы силы сопротивления:

A = F * s * cos(α),

где F - сила сопротивления, s - путь, пройденный бензовозом, α - угол между направлением движения и направлением силы сопротивления.

Сила сопротивления (F) вычисляется по формуле:

F = -k * v²,

где k - коэффициент сопротивления, v - скорость.

Подставим значения в формулу и найдем силу сопротивления:

F = -(0.09) * (5 м/с)² = -0.225 Н.

Так как работа силы сопротивления (A) равна произведению силы на пройденный путь (s), то она будет равна:

A = F * s * cos(α).

Угол α между направлением движения и направлением силы сопротивления считается нулевым, поэтому cos(α) = 1.

Подставим значения и найдем модуль работы силы сопротивления:

A = -0.225 Н * 250 м * 1 = -56.25 кДж.

Округляем до целых, поэтому модуль работы силы сопротивления равен 56 кДж.

4. Далее рассчитаем работу силы тяги. Работа силы тяги равна изменению кинетической энергии бензовоза. Мы уже рассчитали это изменение в предыдущем пункте. Изменение кинетической энергии равно -600000 кДж. Следовательно, работа силы тяги будет равна -600000 кДж.

5. Наконец, рассчитаем силу тяги (T). Формула для силы тяги:

T = m * a,

где m - масса бензовоза, a - ускорение.

Находим ускорение по формуле:

a = (v₂ - v₁) / t,

где v₁ = 10 м/с (начальная скорость), v₂ = 5 м/с (конечная скорость), t - время движения.

Нам не дано время движения, но мы можем его найти, используя формулу пути:

s = v₁ * t + (1/2) * a * t².

Подставляем значения и находим время движения:

250 м = (10 м/с) * t + (1/2) * a * t².

Раскрываем скобки:

250 м = 10 м/с * t + (1/2) * a * t².

Работаем с квадратным уравнением:

(1/2) * a * t² + 10 м/с * t - 250 м = 0.

Находим дискриминант:

D = (10 м/с)² - 4 * (1/2) * (-250 м).

D = 100 м²/с² + 1000 м²/с² = 1100 м²/с².

Находим время движения:

t = (-10 м/с ± √(1100 м²/с²)) / 2 * (1/2) = (-10 м/с ± 10√11 м/с) / (1 м/с) = -10 ± 10√11 с.

Так как время не может быть отрицательным, берем положительное значение:

t = -10 + 10√11 с.

Теперь рассчитываем ускорение:

a = (v₂ - v₁) / t = (5 м/с - 10 м/с) / (-10 + 10√11 с) = -5 м/с / (-10 + 10√11 с) = 0.5 м / (с - √11 с).

И, наконец, находим силу тяги:

T = m * a = 4000 кг * 0.5 м / (с - √11 с) = 2000 м * (с - √11 с) / (с - √11 с) = 2000 Н.

Следовательно, сила тяги бензовоза равна 2000 Н.

Ответы:
1. Изменение потенциальной энергии бензовоза составляет 117600 кДж.
2. Изменение кинетической энергии по модулю составляет 600000 кДж.
3. Модуль работы силы сопротивления составляет 56 кДж.
4. Работа силы тяги равна -600000 кДж.
5. Сила тяги бензовоза равна 2000 Н.