Автомобиль массой 1 т движется со скоростью 20 м/с по выпуклому мосту, представляющему собой дугу окружности радиусом 100 м. С какой силой давит автомобиль на мост в верхней точке?
от

1 Ответ

Дано:
- масса автомобиля (m) = 1 т = 1000 кг
- скорость автомобиля (v) = 20 м/с
- радиус дуги окружности (R) = 100 м
- ускорение свободного падения (g) ≈ 9,81 м/с²

Найти: силу, с которой автомобиль давит на мост в верхней точке (F).

Решение:

1. Рассчитаем центростремительное ускорение (a_c):
   a_c = v^2 / R
   a_c = (20 м/с)^2 / 100 м
   a_c = 400 м²/с² / 100 м
   a_c = 4 м/с²

2. В верхней точке моста на автомобиль действуют две силы:
   - сила тяжести (F_g), направленная вниз:
     F_g = m * g
     F_g = 1000 кг * 9,81 м/с²
     F_g = 9810 Н

   - нормальная сила (F), с которой автомобиль давит на мост, также направленная вниз.

3. В верхней точке моста уравнение движения можно записать следующим образом:
   F + F_g = m * a_c

4. Подставим значения в уравнение:
   F + 9810 Н = 1000 кг * 4 м/с²
   F + 9810 Н = 4000 Н

5. Найдем F:
   F = 4000 Н - 9810 Н
   F = -5810 Н

Сила F отрицательная, что означает, что нормальная сила, с которой автомобиль давит на мост, меньше силы тяжести, и на самом деле автомобиль "вытаскивается" из дороги.

Ответ: автомобиль давит на мост силой F = 5810 Н (обратите внимание, это значение является модулем, но направление вниз).
от