Який повинен бути коефіцієнт тертя спокою між колесами тепловоза і рейками, щоб забезпечити рівномірний рух поїзда?

Егор

2

Для того чтобы найти коефіцієнт тертя спокою між колесами тепловоза і рейками, що забезпечує рівномірний рух поїзда, спочатку потрібно врахувати закони Ньютона.

Закони Ньютона говорять про те, що сила тяжіння (Fтяж) притягує об"єкт вниз, сила опору (Fоп) діє вгору та залежить від коефіцієнта тертя (μ) і нормальної сили (Fнорм), а сила тертя (Fтерт) діє горизонтально проти руху.

У цій задачі, ми знаємо, що сила опору становить 0,008 ваги поїзда. Однак, ми можемо використати цю інформацію для знаходження нормальної сили, враховуючи силу тяжіння.

Спершу, знайдемо силу тяжіння, використовуючи масу тепловоза та поїзда. Маса тепловоза - 120 тонн (або 120 000 кг), маса поїзда - 3000 тонн (або 3 000 000 кг). Тому:

маса_поїзда = маса_тепловоза + маса_поїзда = 120 000 кг + 3 000 000 кг = 3 120 000 кг.

Тепер, ми знаємо, що сила тяжіння (Fтяж) дорівнює:

Fтяж = маса_поїзда * прискорення вільного падіння = 3 120 000 кг * 9,8 м/с² = 30 576 000 Н.

Далі, використаємо силу опору, щоб знайти нормальну силу (Fнорм). Сила опору (Fоп) дорівнює коефіцієнту тертя (μ) помноженому на нормальну силу (Fнорм). Дано, що сила опору дорівнює 0,008 ваги поїзда. Тому:

Fоп = μ * Fнорм.

Знаючи, що сила опору дорівнює 0,008 ваги поїзда, можна записати:

0,008 * Fтяж = μ * Fнорм.

Тепер, замінюючи Fтяж значенням з виразу вище, отримуємо:

0,008 * 30 576 000 = μ * Fнорм.

Звідси, можна знайти нормальну силу (Fнорм):

Fнорм = (0,008 * 30 576 000) / μ.

Отже, коефіцієнт тертя (μ) повинен бути таким, щоб забезпечити рівномірний рух поїзда. Він може бути знайдений за формулою:

μ = (0,008 * 30 576 000) / Fнорм.

Важливо враховувати всі показники та одиниці вимірювання у відповідних одиницях, щоб отримати правильний результат. Наприклад, якщо Fнорм вимірюється в ньютонах, а не у вагах, необхідно скоригувати вираз.

Тепер, з вказаними значеннями, ви можете підставити їх у формулу та обчислити коефіцієнт тертя (μ). Не забувайте перевірити ваші обчислення та одиниці вимірювання, щоб впевнитися, що ваша відповідь є правильною.