Автомобиль движется равномерно и проходит расстояние, равное 0.7 км. При этом его двигатель развивает силу тяги, модуль которой равен 20 кН. Какую массу бензина израсходует двигатель, если его КПД равен 25%?

Чтобы решить задачу, нужно рассчитать массу бензина, который израсходует двигатель, используя данные о движении автомобиля.

1. Определим работу, совершенную двигателем.

Мощность, которая передается на колеса, равна произведению силы тяги на расстояние, которое проходит автомобиль. Работа, совершенная двигателем, равна:

где:

• $F = 20 \, \text{кН} = 20000 \, \text{Н}$ — сила тяги,

• $s = 0.7 \, \text{км} = 700 \, \text{м}$ — пройденное расстояние.

Тогда работа:

2. Учтем КПД двигателя.

КПД (коэффициент полезного действия) указывает, какая часть энергии из топлива используется для работы. КПД равен 25%, что означает, что только 25% энергии из топлива преобразуется в механическую работу, а остальная часть теряется в виде тепла. Тогда общая энергия, которая должна поступить из топлива, вычисляется как:

где $\eta = 0.25$ — КПД двигателя.

3. Теперь найдем массу израсходованного бензина.

Энергия, содержащаяся в 1 кг бензина, составляет примерно 44 МДж (мегаджоуля), или 44000000 Дж. Чтобы найти массу бензина, нужно разделить общую энергию на количество энергии, которое выделяется из 1 кг бензина:

Ответ: масса бензина, которую израсходует двигатель, составляет примерно 1.27 кг.