С ростом силы тяги растет и сила сопротивления движению. Пока сила тяги больше силы сопротивления скорость нарастает, т. е. есть ускорение a = (Fтяги - Fсопр.) / m = ΔF / m, m - масса поезда. Как только сила сопротивления сравняется с силой тяги, то ускорение станет равным нулю и скорость перестает нарастать. Для дальнейшего нарастания скорости необходимо увеличивать мощность двигателя (P = F * v), что бесконечно делать невозможно для данного типа двигателя. Пример: замена поршневых двигателей в авиации на реактивные.
Преровняем кинетическую и потенциальную энергию
mgh=mv^2:2 и т.к массы одинаковые, они сокращаются
10*5=V^2:2
v^2=100
V=10, и так мы получаем, что эти энергии будут равны когда скорость будет равна 10