Вопрос задан 15.02.2025 в 06:23. Предмет Физика. Спрашивает Зуева Валерия.

Автомобиль массой 2 т, проходящий по выпуклому мосту радиусом 40 м, имеет вес 15 кН. С какой скоростью движется автомобиль?

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Франт Діана.

Для решения этой задачи необходимо рассмотреть условия равновесия автомобиля, движущегося по выпуклому мосту, и использовать понятие центростремительной силы.


Дано:

  1. Масса автомобиля m=2т=2000кгm = 2 \, \text{т} = 2000 \, \text{кг},
  2. Радиус моста R=40мR = 40 \, \text{м},
  3. Вес автомобиля P=15кН=15000НP = 15 \, \text{кН} = 15000 \, \text{Н}.

Ищем скорость vv, с которой движется автомобиль.

Вес PP автомобиля на выпуклом мосту обусловлен действием двух сил:

  1. Силы тяжести Fg=mgF_g = m g,
  2. Центростремительной силы FcF_c, которая направлена вниз к центру кривизны.

На выпуклом мосту вес автомобиля PP определяется как разность между силой тяжести FgF_g и центростремительной силой FcF_c, то есть:

P=FgFc.P = F_g - F_c.

Подставим выражения для этих сил:

P=mgmv2R.P = m g - \frac{m v^2}{R}.

Здесь:

  • g9.8м/с2g \approx 9.8 \, \text{м/с}^2 — ускорение свободного падения,
  • mv2R\frac{m v^2}{R} — центростремительная сила.

Выразим скорость vv:

P=mgmv2R.P = m g - \frac{m v^2}{R}.

Перенесём mv2R\frac{m v^2}{R} влево и PP вправо:

mv2R=mgP.\frac{m v^2}{R} = m g - P.

Разделим обе стороны на mm:

v2R=gPm.\frac{v^2}{R} = g - \frac{P}{m}.

Умножим на RR:

v2=R(gPm).v^2 = R \left( g - \frac{P}{m} \right).

Найдём vv:

v=R(gPm).v = \sqrt{R \left( g - \frac{P}{m} \right)}.

Подставим известные значения:

m=2000кг,g=9.8м/с2,R=40м,P=15000Н.m = 2000 \, \text{кг}, \, g = 9.8 \, \text{м/с}^2, \, R = 40 \, \text{м}, \, P = 15000 \, \text{Н}. v=40(9.8150002000).v = \sqrt{40 \left( 9.8 - \frac{15000}{2000} \right)}.

Вычислим:

Pm=150002000=7.5м/с2.\frac{P}{m} = \frac{15000}{2000} = 7.5 \, \text{м/с}^2. gPm=9.87.5=2.3м/с2.g - \frac{P}{m} = 9.8 - 7.5 = 2.3 \, \text{м/с}^2. v=402.3.v = \sqrt{40 \cdot 2.3}. v=929.6м/с.v = \sqrt{92} \approx 9.6 \, \text{м/с}.

Ответ:

Автомобиль движется с приблизительной скоростью 9.6 м/с.

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос