Автомобиль массой 2 т, тронувшись с места, за 40 с набрал скорость 36 км/ч, затем двигался прямолинейно равномерно. При торможении перед перекрестком автомобиль остановился за 8 с. Какова была равнодействующая приложенных к нему сил при разгоне? При прямолинейном равномерном движении? При торможении?

Для решения задачи начнем с разбора каждого этапа движения автомобиля: разгон, равномерное движение и торможение.

1. Разгон автомобиля

Масса автомобиля $m = 2$ т (или 2000 кг). Скорость, которую он достиг за 40 секунд, составляет 36 км/ч. Прежде чем рассчитывать равнодействующую силу, нужно перевести скорость в метры в секунду:

Теперь найдем ускорение, используя формулу:

Сила, действующая на автомобиль при разгоне, определяется по второму закону Ньютона:

Таким образом, равнодействующая сила при разгоне составляет 500 Н.

2. Прямолинейное равномерное движение

При прямолинейном равномерном движении скорость автомобиля остается постоянной. Это означает, что ускорение равно нулю:

Поскольку нет изменения скорости, сила, действующая на автомобиль в этом режиме, также равна нулю (на автомобиле действуют силы тяги и сопротивления, которые уравновешивают друг друга). Следовательно, равнодействующая сила при прямолинейном равномерном движении составляет 0 Н.

3. Торможение

При торможении автомобиль останавливается за 8 секунд. Начальная скорость перед торможением равна 10 м/с, конечная скорость $v_f = 0 \, \text{м/с}$. Теперь найдем ускорение (в данном случае замедление):

Отрицательное значение указывает на то, что это замедление. Теперь рассчитаем силу торможения:

Знак минус здесь показывает, что сила торможения направлена в противоположную сторону движения автомобиля. Таким образом, равнодействующая сила при торможении составляет 2500 Н (с направлением, противоположным движению).

Итоги

• Равнодействующая сила при разгоне: 500 Н
• Равнодействующая сила при равномерном движении: 0 Н
• Равнодействующая сила при торможении: 2500 Н (в направлении, противоположном движению)