Samochód o masie 2 t przyspiesza od 45 km/h do 81 km/h w ciągu 50 s. Oblicz:

a) przyspieszenie samochodu (4p)

b) wypadkową siłę działającą na samochód (3p)

c) Siłę ciągu silnika przyjmując że stałe opory ruchu Fo = 0,5 kN (3p)

d) jaką drogę przebył w czasie przyspieszania (3p) (dodatkowe)​


Odpowiedź :

Dane:

[tex]\\m - masa = 2t = 2000kg\\(1t = 1000kg)\\v_o - predkosc_.poczatkowa = 45 \frac{km}{h} = 12,5 \frac{m}{s}\\(1km = 1000m, 1h = 3600s)\\v_k-predkosc_. koncowa = 81 \frac{km}{h} = 22,5\frac{m}{s}\\t - czas =50s[/tex]

a) Przyśpieszenie to iloraz zmiany prędkości przez czas tej zmiany:

[tex]a = \frac{v_{k}-v_{p}}{t} = \frac{22,5\frac{m}{s}-12,5\frac{m}{s} }{50s} = \frac{10\frac{m}{s} }{50s} = 0,2 \frac{m}{s^2}[/tex]

b) Korzystając z II zasady dynamiki Newtona jesteśmy w stanie wyznaczyć wypadkową siłę działającą na ciało:

[tex]a = \frac{F}{m} \\F = a*m = 0,2\frac{m}{s^2} * 2000kg = 400N[/tex]

c) Na siłę wypadkową składa się siła ciągu i siła oporów ruchu. Jako, że samochód przyśpiesza, siła ciągu silnika musi być większa od sił oporu ([tex]F_{oporu} = 500N (1kN = 1000N)[/tex]:

[tex]F_w = F_{silnika} - F_{oporu}\\F_{silnika} = F_w + F_{oporu} = 400N + 500N = 900N[/tex]

d) Korzystamy ze wzoru na drogę w ruchu jednostajnie przyśpieszonym:

[tex]s = v_o*t+\frac{a*t^2}{2} \\s = 12,5\frac{m}{s} *50s + \frac{0,2\frac{m}{s^2}*(50s)^2 }{2} = 875m[/tex]