Присоединиться

Физика·Динамика·9–10 класс

Автомобиль массой 1200 кг тормозит с 20 м/с и останавливается через 40 м — найдите силу торможения и коэффициент трения

Условие

Автомобиль массой 1200 кг движется по горизонтальной дороге со скоростью 20 м/с. Водитель начинает торможение, и машина останавливается, проехав 40 м. Тормозящую силу считать постоянной, а колёса при торможении — скользящими по дороге. Найдите модуль тормозящей силы и коэффициент трения между шинами и дорогой. Принять g = 10 м/с².

Ответ

F = 6000 Н (6 кН); μ = 0,5

Решение по шагам

  1. Шаг 1. Выбираем кинематическую формулу

    Тормозящая сила постоянна, значит движение равнозамедленное с постоянным ускорением. Времени торможения в условии нет, зато известны начальная скорость и путь, поэтому берём связь без времени: v2=v022asv^2 = v_0^2 - 2as. В момент остановки v=0v = 0, откуда для модуля ускорения a=v022sa = \dfrac{v_0^2}{2s}.

  2. Шаг 2. Второй закон Ньютона и коэффициент трения

    По горизонтали на автомобиль действует только сила трения со стороны дороги — она и тормозит машину: F=maF = ma. По вертикали дорога горизонтальна, поэтому N=mgN = mg. Колёса скользят, значит сила трения скольжения равна F=μN=μmgF = \mu N = \mu m g, и коэффициент найдётся как μ=Fmg=ag\mu = \dfrac{F}{mg} = \dfrac{a}{g} — масса сократится.

Осталось ещё 2 шага — откроются после входа:

  • Шаг 3. Считаем ускорение и тормозящую силу
  • Шаг 4. Находим коэффициент трения и проверяем
Получить полное решение

Бесплатно · займёт минуту

Частые ошибки

  • Делят скорость на путь (20/40=0,520/40 = 0{,}5) и называют это ускорением — нужна формула v2=2asv^2 = 2as.

  • Теряют двойку в v2=2asv^2 = 2as и получают a=10a = 10 м/с², а затем силу 12 кН.

  • Вычисляют μ=F/m=5\mu = F/m = 5 — забывают про gg; коэффициент трения безразмерен и для дороги не может быть равен 5.

Другие задачи по теме «Динамика»