Дано: Масса автомобиля m = 2,3·10
3 кг , Время разгона tr = 15 c , угол наклона [$945$] = 6,5° , КПД двигателя [$951$] = 0,3 , коэффициент сопротивления движению k = 0,12 , Расход бензина V = 7,6·10
-6 м
3, Плотность бензина [$961$] = 700 кг/м
3 ,
Вычислить путь S .
Лучшие эксперты Портала уже отправили Вам 2 Ответа. Но поскольку эти Ответы НЕ совпали, значит, где-то в решении присутствует ошибка, и надо искать её, чтоб авторы вопросов не уходили от нас с недоделками / сомнениями.
Задача Ваша - необычная, потому что в жизни транспортные средства не разгоняются с постоянным ускорением. При некоторой постоянной мощности двигателя ускорение максимально в начале разгона, и затем затухает по мере увеличения скорости. Это особенно заметно на старте самолёта в начале взлётной полосы, когда пилот уже задал макси-обороты двигателя и отпустил тормоза. Сильное ускорение прижимает всех пассажиров к спинкам кресел. Но после взлёта обороты двигателя НЕ стихают (шум стабилен), а ускорение убавляется до нуля. Этот процесс хорошо описывается упрощённой формулой (без учёта сопротивлений):
P = F·V = m·a·V , где P - мощность двигателя, F - сила тяги, V - скорость, m - масса, a - ускорение. То есть, при постоянной мощности двигателя ускорение обратно пропорционально набранной скорости.
Придётся представить, будто в нашей задаче какой-то бортовой компьютер или искусный водитель сильно ограничивает мощность двигателя на старте и затем плавно "добавляет газу", чтоб обеспечить Условие "Автомобиль … двигается
равноускоренно…".
Среди многочисленных параметров задачи здесь ключевой величиной является Ускорение. Через него мы можем легко выразить все прочие величины. А само это ускорение ограничено дозой истраченного топлива, его энергией. Значит, и связывать ускорение с расходом бензина проще через формулы Энергии. Закон сохранения энергии прост: Исходная энергия одного вида перешла в энергию другого вида. Нам осталось все виды энергий расписать в виде формул - составить уравнение.
Исходная энергия сгоревшего бензина Q = q·[$961$]·V = 2,45 МДж - тут удельная теплота сгорания бензина q = 46·10
6 Дж/кг (Андрей Владимирович нашёл эту норму в справочнике при подготовке своего выше-Ответа)
Двигатель превратил тепловую энергию в механическую, зафиксируем её как механическая РаботаЗатраченная:
A = Q·[$951$] = 734 кДж .
Ассоциировать [$951$] с силой тяги [$951$] = F
Т·S / (q·[$961$]·V) - как это сделано во 2м ответе, вероятно тоже можно, но рискованно, тк параметр [$951$] задан в Условии как "КПД двигателя" (а не всей системы) - и надёжнее использовать этот КПД "в чистом виде" как конкретный коэффициент пересчёта тепловой энергии топлива в механическую энергию двигателя, которая разгоняет автомобиль. Не будем впутывать в формулу сомнительные вторичные силы.
В какие виды энергии превратилась полученная механическая РаботаЗатраченная ? Составим главное уравнение задачи:
A = Ap + Ak + Aso
Тут Ap = m·g·h - потенциальная энергия поднятия автомобиля на высоту h = S·sin([$945$])
Ak = m·Vk
2 / 2 - кинетическая энергия автомобиля, разогнанного до конечной скорости Vk = a·tr
Aso = Fso·S - энергия потерь на сопротивление движению, она перешла в тепло.
Fso = m·g·k·cos([$945$]) - сила, противодействующая разгону. Она зависит от угла [$945$] (в отличие от выше-Ответа N1, см статьи "Силы трения. Физика10й-кл"
Ссылка1 и "Силы сопротивлени движению"
Ссылка2 )
Передаём эти данные в вычислитель-приложение
Маткад (ссылка3) . Маткад выполняет рутинные вычисления быстро и избавляет меня от частых ошибок. Маткад-скриншот прилагаю. Я добавил в него подробные комментарии зелёным цветом.
Ответ : Путь автомобиля равен 101 м.
Сделаем тщательную проверку убедиться в отсутствии ошибок. Попытаемся получить обратно из вычисленного Путь-значения заданный нам Расход бензина, но сделаем это другим, альтернативным методом, ч-з расклад сил. Расход должен совпасть с величиной V = 76 мл, заданной в Условии.
Проверка выполнена в Маткаде успешно, значения совпали с высокой точностью (Маткад вычисляет с поразительной точностью 15 значащих цифр! Но на экран выводит значения округлённые по-умолчанию до 3х знаков после зпт, можно изменить).
Если что-то непонятно, спрашивайте в мини-форуме.