Какая сила необходима тепловозу, чтобы тащить состав из трех одинаковых вагонов массой 50 тонн, с коэффициентом трения

Пугающий_Лис_1339

38

Чтобы решить задачу, мы воспользуемся вторым законом Ньютона, который гласит, что сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на его ускорение. В данном случае, ускорение тела будет равно нулю, так как мы рассматриваем случай тепловоза, который тащит состав без изменения скорости. Следовательно, сумма всех сил, действующих на состав, также будет равна нулю.

Чтобы определить силу трения качения, воспользуемся формулой:
\[F_{тр} = \mu \cdot F_{н},\]
где \(F_{тр}\) - сила трения качения, \(\mu\) - коэффициент трения качения, \(F_{н}\) - нормальная сила.

Нормальная сила может быть рассчитана с использованием закона сохранения вертикального равновесия:
\[F_{н} = m \cdot g,\]
где \(m\) - масса вагона, \(g\) - ускорение свободного падения.

Масса вагона равна 50 тонн, что можно перевести в килограммы, умножив на 1000: \(m = 50 \cdot 1000 = 50000 \, \text{кг}\).

Ускорение свободного падения принимается равным \(9,8 \, \text{м/с}^2\).

Теперь мы можем рассчитать нормальную силу:
\[F_{н} = 50000 \, \text{кг} \cdot 9,8 \, \text{м/с}^2 = 490000 \, \text{Н}.\]

И наконец, применяя значение коэффициента трения качения (\(\mu = 0,002\)), мы можем рассчитать силу трения качения:
\[F_{тр} = 0,002 \cdot 490000 \, \text{Н} = 980 \, \text{Н}.\]

Таким образом, тепловозу необходимо приложить силу, равную 980 Н, чтобы тащить состав из трех одинаковых вагонов массой 50 тонн с коэффициентом трения качения колес о рельсы, равным 0,002.