Пусть масса вагона равна М. Система движется, как целое, поэтому ускорение первого и второго вагонов одинаковое, пусть оно равно а. 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.
Пока на тело действует горизонтальная сила, оно движется под её действием и действием силы трения: ma₁ = 0,5·mg - 0,2·mg = 0,3·mg a₁ = 0,3·g За это время тело достигнет максимальной скорости: v = a₁t = 0,3·gt, и пройдёт расстояние: s₁ = a₁t²/2 = 0,3·gt²/2. После прекращения действия горизонтальной силы, тело движется только под действием силы трения: ma₂ = 0,2·mg a₂ = 0,2·g. За это время оно пройдёт расстояние: s₂ = v²/(2·a₂) = (0,3·gt)²/(2·0,2·g) = 0,09·gt²/0,4 = 0,9·gt²/4. По условию: s₁ + s₂ = 15 0,3·gt²/2 + 0,9·gt²/4 = 15 0,6·gt²/4 + 0,9·gt²/4 = 15 1,5·gt²/4 = 15 gt² = 40 Принимая во внимание, что g = 10 м/с²: 10t² = 40 t = 2 с
v₀ = (S - at²/2)/t = S/t - at/2
v₀ = 24/4 - 1.5*4/2 = 6 - 3 = 3 м/с