Какая работа была совершена силами трения, когда электровоз массой 100 т при торможении уменьшил свою скорость

Солнце

59

Чтобы решить эту задачу, нам потребуется использовать формулу для работы, совершенной силой трения. Формула для работы выглядит следующим образом:

\[Work = Force \times Distance\]

В данной задаче нам нужно найти работу, совершенную силой трения. Обозначим данную работу буквой W.

Так как по задаче мы знаем, что скорость электровоза уменьшилась, следовательно, была применена сила, направленная против движения. Эта сила и представляет собой силу трения.

Сначала вычислим изменение скорости:

\[\Delta v = v_{\text{начальная}} - v_{\text{конечная}}\]
\[\Delta v = 54 \, \text{км/ч} - 3 \, \text{м/с}\]

Чтобы привести скорость к однородным единицам измерения, переведем 54 км/ч в м/с:

\[v_{\text{начальная}} = 54 \, \text{км/ч} = 54 \times \frac{1000 \, \text{м}}{3600 \, \text{с}} = 15 \, \text{м/с}\]

Теперь можем рассчитать изменение скорости:

\[\Delta v = 15 \, \text{м/с} - 3 \, \text{м/с} = 12 \, \text{м/с}\]

Далее, используем второй закон Ньютона, который говорит, что сила трения равна произведению массы на ускорение. В данном случае, так как трение противоположно движению электровоза, ускорение будет равно изменению скорости, деленному на время:

\[a = \frac{\Delta v}{t}\]

Теперь нам нужно найти ускорение электровоза. Зная, что \(t = 1 \, \text{с}\), мы можем рассчитать ускорение:

\[a = \frac{12 \, \text{м/с}}{1 \, \text{с}} = 12 \, \text{м/с}^2\]

Теперь, когда у нас есть ускорение, мы можем рассчитать силу трения с помощью второго закона Ньютона:

\[F_{\text{трения}} = m \times a\]

Подставим известные значения:

\[F_{\text{трения}} = 100 \, \text{т} \times 12 \, \text{м/с}^2\]

Чтобы привести массу к килограммам, используем следующую формулу:

\[1 \, \text{т} = 1000 \, \text{кг}\]

\[F_{\text{трения}} = 100 \, \text{т} \times 12 \, \text{м/с}^2 = 100 \times 1000 \, \text{кг} \times 12 \, \text{м/с}^2\]

\[F_{\text{трения}} = 1 200 000 \, \text{Н}\]

Таким образом, сила трения, приложенная к электровозу, составляет 1 200 000 Н (ньютон).

Наконец, чтобы найти работу, совершенную силой трения, зная силу и расстояние, по которому действует сила, воспользуемся формулой для работы:

\[W = F \times d\]

Поскольку расстояние по задаче не указано, мы не можем рассчитать работу конкретно для этой ситуации. Однако, мы знаем, что работа равняется произведению силы на расстояние, поэтому в общем виде формула записывается так:

\[W = F \times d\]

Таким образом, для решения задачи требуется дополнительная информация о расстоянии, по которому действовала сила трения. Надеюсь, этот подробный ответ помог вам понять, как решить подобную задачу о работе силы трения при торможении электровоза.