дано:
- масса шайбы m = 150 г = 0.15 кг
- начальная скорость v1 = 20 м/с
- конечная скорость v2 = v1 / 2 = 10 м/с
- коэффициент трения μ = 0.1
- ускорение свободного падения g ≈ 9.81 м/с²
найти:
- среднюю мощность силы трения P
решение:
1. Найдем силу трения F_трение, действующую на шайбу:
F_трение = μ * m * g
F_трение = 0.1 * 0.15 кг * 9.81 м/с² = 0.14715 Н
2. Найдем изменение кинетической энергии ΔE_кинетическая шайбы:
ΔE_кинетическая = (m * v2^2) - (m * v1^2)
ΔE_кинетическая = 0.15 кг * (10 м/с)^2 - 0.15 кг * (20 м/с)^2
ΔE_кинетическая = 0.15 кг * 100 м²/с² - 0.15 кг * 400 м²/с²
ΔE_кинетическая = 15 Дж - 60 Дж = -45 Дж
3. Найдем время t, за которое скорость уменьшилась в 2 раза. Используем уравнение движения:
F = m * a, где a – тормозное ускорение.
Сила трения равна F_трение, поэтому:
a = F_трение / m
a = 0.14715 Н / 0.15 кг = 0.981 м/с²
4. Используем формулу для расчета времени:
v2 = v1 + a * t, откуда t = (v2 - v1) / a
t = (10 м/с - 20 м/с) / (-0.981 м/с²) ≈ 10.19 с
5. Найдем среднюю мощность P:
P = ΔE_кинетическая / t
P = -45 Дж / 10.19 с ≈ -4.41 Вт
ответ:
Средняя мощность силы трения на участке пути составляет приблизительно -4.41 Вт (отрицательное значение указывает на то, что сила трения работает против движения шайбы).