Какие действия должен предпринять электровоз, чтобы увеличить скорость движущегося со скоростью 72 км/ч поезда массой

Тигрёнок

65

Чтобы электровоз увеличил скорость поезда, движущегося со скоростью 72 км/ч до 144 км/ч, необходимо применить действия, основанные на физических законах.

При увеличении скорости поезда, электровоз должен приложить некоторую силу к поезду, чтобы преодолеть сопротивление движению, вызванное трением и воздушным сопротивлением.

Для решения данной задачи, необходимо использовать формулы, описывающие движение поезда.

1. В первую очередь, определим изменение скорости \(\Delta v\) поезда. Оно равно разности между конечной скоростью \(v_2\) и начальной скоростью \(v_1\):

\(\Delta v = v_2 - v_1\)

В данном случае, \(\Delta v = 144 \, \text{км/ч} - 72 \, \text{км/ч} = 72 \, \text{км/ч}\)

2. Далее, воспользуемся вторым законом Ньютона, который утверждает, что сила, действующая на объект, равна произведению его массы на ускорение. В данном случае, поезд является объектом, на который действует сила, создаваемая электровозом.

\(F = m \cdot a\)

где:
\(F\) - сила, действующая на поезд,
\(m\) - масса поезда,
\(a\) - ускорение поезда.

3. Поскольку известна масса поезда \(m = 200 \, \text{т}\), необходимо вычислить ускорение \(a\), используя формулу:

\(a = \frac{{\Delta v}}{{t}}\)

где:
\(t\) - время, за которое происходит изменение скорости поезда.

В данной задаче не указано время, за которое происходит изменение скорости. Поэтому, для решения задачи, будем считать, что ускорение происходит равномерно, то есть время изменения скорости равно постоянному интервалу времени \(t\).

4. Теперь, используя полученное значение ускорения \(a\) и массу поезда \(m\), можно вычислить силу, действующую на поезд:

\(F = m \cdot a\)

5. Рассмотрим теперь действие самого электровоза. Для увеличения скорости поезда, электровоз должен создать достаточную силу, чтобы преодолеть сопротивление движению и обеспечить необходимое ускорение. Поэтому, сила, приложенная электровозом, должна быть больше силы сопротивления движению поезда.

6. Предположим, что сила сопротивления движению поезда постоянна и равна силе трения \(F_{\text{тр}}\), то есть:

\(F_{\text{тр}} = F\)

7. Для достижения ускорения \(\Delta v\) и силы \(F\), электровоз должен применить силу, действующую на поезд, равную сумме силы трения \(F_{\text{тр}}\) и силы сопротивления воздуха \(F_{\text{возд}}\):

\(F_{\text{прил}} = F_{\text{тр}} + F_{\text{возд}}\)

8. Полученная сила \(F_{\text{прил}}\) должна быть равной силе \(F = m \cdot a\), чтобы увеличить скорость поезда до требуемого значения.

Таким образом, чтобы увеличить скорость движущегося со скоростью 72 км/ч поезда массой 200 т до 144 км/ч, электровоз должен приложить силу, равную массе поезда, умноженной на ускорение, и преодолеть силу сопротивления движению, вызванную трением и воздушным сопротивлением. Конкретные значения ускорения, силы трения и силы воздуха могут быть рассчитаны с учетом всех факторов, влияющих на движение поезда.