Поезд массой m = 1000 т на пути S = 500 м увеличивает скорость

Пример решения задачи №43.

Поезд массой m = 1000 т на пути S = 500 м увеличивает скорость с = 36 км/ч до v = 72 км/ч. Коэффициент сопротивления движению = 0,005. Найти силу тяги локомотива , считая ее постоянной.

Решение:

Определим, какие силы действуют на поезд. Прежде всего на него действует сила тяжести уравновешенная силой реакции опоры . Кроме того, на него действует сила тяги , которой противодействует сила сопротивления движения поезда. Других сил нет. Поскольку поезд движется равноускоренно (так как силы постоянны, а скорость поезда согласно условию нарастает), то сила тяги по модулю больше силы сопротивления.

Выполним чертеж (рис. 10-17).

Теперь приступим к решению задачи в общем виде. По второму закону Ньютона, записанному в векторном виде,

а в скалярном .

Отсюда сила тяги

В этом выражении нам не известно ускорение а. Поскольку определять его нам не требуется, выразим это ускорение через известные нам в условии задачи другие величины. Так как нам известны , то свяжем эти величины с ускорением а известной нам из кинематики формулой .

Отсюда .

Поскольку в правой части этого выражения все величины известны, то можно считать, что ускорение мы уже нашли. Теперь выразим силу сопротивления, которая, как и сила трения, определяется выражением .

Поскольку

Подставим выражения (2) и (3) в формулу (1):

Мы решили задачу в общем виде. Переведем все единицы в СИ:

Проверим единицу полученной силы тяги:

Подставим числа и произведем вычисления:

Ответ: .

Эта задача взята со страницы подробного решения задач по физике, там теория и задачи по всем темам физики, можете посмотреть:

Физика — задачи с решениями и примерами

Возможно вам будут полезны ещё вот эти задачи:

Пример решения задачи №41. Автомобиль массой m тормозит, двигаясь с выключенным мотором, и останавливается (рис. 10-5).

Пример решения задачи №42. Два тела, связанных друг с другом, поднимают на канате вертикально вверх (рис. 10-14). Верхнее тело имеет массу нижнее — массу . К канату приложена сила тяги Система движется равноускоренно.

Пример решения задачи №44. На участке дороги, где для автотранспорта установлена предельная скорость 30 км/ч, водитель применил аварийное торможение. Инспектор ГИБДД по следу колес обнаружил, что тормозной путь S = 12 м. Превысил ли водитель предельную скорость в момент начала торможения, если коэффициент торможения = 0,6?

Пример решения задачи №45. Автодрезина ведет равноускоренно две платформы массами . Сила тяги, развиваемая дрезиной, = 1,78 кН. Коэффициент сопротивления движению = 0,05. С какой силой натянуто сцепление между платформами?