Номер 1, страница 91 - гдз по физике 7 класс обучающая тетрадь Шабусов, Дубина

1. Повторяем пройденное. Автомобиль массой $m = 1800$ кг равномерно двигался в течение промежутка времени $\Delta t = 60$ с по горизонтальной дороге со скоростью $v = 90 \frac{\text{км}}{\text{ч}}$. При этом на автомобиль действовала постоянная сила сопротивления движению, равная $F_{\text{сопр}} = 0,52$ кН.

Заполните таблицу ($g=10 \frac{\text{Н}}{\text{кг}}$).

Дано:

$m = 1800$ кг
$\Delta t = 60$ с
$v = 90$ км/ч
$F_{\text{сопр}} = 0,52$ кН
$g = 10 \frac{\text{Н}}{\text{кг}}$

Перевод в систему СИ:

$v = 90 \frac{\text{км}}{\text{ч}} = 90 \cdot \frac{1000 \text{ м}}{3600 \text{ с}} = 25 \frac{\text{м}}{\text{с}}$
$F_{\text{сопр}} = 0,52 \text{ кН} = 0,52 \cdot 1000 \text{ Н} = 520 \text{ Н}$

Найти:

Значения сил $F_{\text{тяж}}$, $F_{\text{упр}}$, $F_{\text{дв}}$, $F_{\text{сопр}}$ и значения работы $A_{\text{тяж}}$, $A_{\text{упр}}$, $A_{\text{дв}}$, $A_{\text{сопр}}$.

Решение:

Сначала найдем путь, пройденный автомобилем. Так как движение равномерное, путь $\text{s}$ можно найти по формуле:

$s = v \cdot \Delta t$

$s = 25 \frac{\text{м}}{\text{с}} \cdot 60 \text{ с} = 1500 \text{ м}$

Теперь рассчитаем значения сил и работы для каждой из них, чтобы заполнить таблицу.

Сила тяжести $F_{\text{тяж}}$

Сила тяжести, действующая на автомобиль, рассчитывается по формуле:

$F_{\text{тяж}} = m \cdot g$

$F_{\text{тяж}} = 1800 \text{ кг} \cdot 10 \frac{\text{Н}}{\text{кг}} = 18000 \text{ Н} = 18 \text{ кН}$

Работа силы тяжести $A_{\text{тяж}}$ при горизонтальном движении равна нулю, так как вектор силы тяжести перпендикулярен вектору перемещения (угол $\alpha = 90^\circ$):

$A_{\text{тяж}} = F_{\text{тяж}} \cdot s \cdot \cos(90^\circ) = 18000 \text{ Н} \cdot 1500 \text{ м} \cdot 0 = 0 \text{ Дж}$

Ответ: Значение силы $F_{\text{тяж}} = 18$ кН, значение работы $A_{\text{тяж}} = 0$ Дж.

Сила упругости $F_{\text{упр}}$

Автомобиль движется по горизонтальной дороге. В вертикальном направлении сила тяжести уравновешивается силой упругости (силой нормальной реакции опоры), так как вертикальное ускорение отсутствует. Следовательно:

$F_{\text{упр}} = F_{\text{тяж}} = 18000 \text{ Н} = 18 \text{ кН}$

Работа силы упругости $A_{\text{упр}}$ также равна нулю, так как вектор силы упругости перпендикулярен вектору перемещения (угол $\alpha = 90^\circ$):

$A_{\text{упр}} = F_{\text{упр}} \cdot s \cdot \cos(90^\circ) = 18000 \text{ Н} \cdot 1500 \text{ м} \cdot 0 = 0 \text{ Дж}$

Ответ: Значение силы $F_{\text{упр}} = 18$ кН, значение работы $A_{\text{упр}} = 0$ Дж.

Сила двигателя $F_{\text{дв}}$

По условию, автомобиль движется равномерно, значит, его ускорение равно нулю ($a=0$). Согласно первому закону Ньютона, равнодействующая всех сил, действующих на автомобиль в горизонтальном направлении, равна нулю. Это означает, что сила тяги двигателя $F_{\text{дв}}$ уравновешивает силу сопротивления $F_{\text{сопр}}$:

$F_{\text{дв}} = F_{\text{сопр}} = 520 \text{ Н} = 0,52 \text{ кН}$

Работа силы двигателя $A_{\text{дв}}$ положительна, так как направление силы совпадает с направлением перемещения (угол $\alpha = 0^\circ$):

$A_{\text{дв}} = F_{\text{дв}} \cdot s \cdot \cos(0^\circ) = F_{\text{дв}} \cdot s$

$A_{\text{дв}} = 520 \text{ Н} \cdot 1500 \text{ м} = 780000 \text{ Дж}$

Ответ: Значение силы $F_{\text{дв}} = 0,52$ кН, значение работы $A_{\text{дв}} = 780000$ Дж.

Сила сопротивления движению $F_{\text{сопр}}$

Значение силы сопротивления дано в условии:

$F_{\text{сопр}} = 0,52 \text{ кН} = 520 \text{ Н}$

Работа силы сопротивления $A_{\text{сопр}}$ отрицательна, так как направление силы противоположно направлению перемещения (угол $\alpha = 180^\circ$):

$A_{\text{сопр}} = F_{\text{сопр}} \cdot s \cdot \cos(180^\circ) = -F_{\text{сопр}} \cdot s$

$A_{\text{сопр}} = -520 \text{ Н} \cdot 1500 \text{ м} = -780000 \text{ Дж}$

Ответ: Значение силы $F_{\text{сопр}} = 0,52$ кН, значение работы $A_{\text{сопр}} = -780000$ Дж.