Электровоз везёт состав массой 3000 т по горизонтальному пути длиной 5 км (движение равномерно определите работу, совершенную на этом участке пути, если сила трения составляет 0, 003 от веса состава.

m = 2 т = 2000 кг.

g = 10 м/с2.

μ = 0,02.

Fт - ?

Согласно 1 закону Ньютона, тело двигается равномерно прямолинейно, если на него не действуют силы или действия сил скомпенсированы.

В векторной форме: Fт + m *g + N + Fтр = 0.

Для проекций на горизонтальную и вертикальную ось закон Ньютона будет иметь вид:

ОХ: Fт - Fтр = 0.

ОУ: - m *g + N = 0.

Fт = Fтр.

N = m *g.

Сила трения Fтр определяется формулой: Fтр = μ *N = μ *m *g.    

Fт = μ *m *g.

Fт = 0,02 *2000 кг *10 м/с2 = 400 Н.

ответ: сила тяги двигателя составляет Fт = 400 Н.

Чтобы определить среднюю мощность двигателя представленного автомобиля на 100 м пути, применим формулу: N = F * Vср = (m * a + Fтр + Fт * sinα) * (Vк + 0) / 2 = (m * a + μ * m * g * cosα + m * g * sinα) * Vк / 2 = (Vк2 / 2S + μ * g * cosα + g * sinα) * m * Vк / 2.

Переменные и постоянные: Vк — достигнутая скорость (Vк = 32,4 км/ч = 9 м/с); S — пройденный путь (S = 100 м); μ — коэфф. сопротивления (μ = 0,05); g — ускорение свободного падения (g = 9,81 м/с2); α — угол уклона горки (при уклоне 0,02 α = 1,146º); m — масса представленного автомобиля (m = 2000 кг = 2 * 103 кг).

Расчет: N = (Vк2 / 2S + μ * g * cosα + g * sinα) * m * Vк / 2 = (92 / (2 * 100) + 0,05 * 9,81 * cos 1,146º + 9,81 * sin 1,146º) * 2 * 103 * 9 / 2 = 9,82 * 103 Вт.

ответ: Средняя мощность двигателя представленного автомобиля равна 9,82 кВт.