Яким чином двигун розвиває силу тяги в тролейбусі масою 12,5 тонн, який рухається з місця і за 3 секунди досягає

Для розуміння того, як двигун розвиває силу тяги в тролейбусі, необхідно розглянути кілька фізичних аспектів. Давайте розглянемо це у кілька кроків:

Крок 1: Визначення сили тяги.
Сила тяги - це сила, яка тягне тролейбус уперед. Вона має перебороти силу опору руху, щоб забезпечити рух тролейбуса.

Крок 2: Визначення сили опору руху.
Сила опору руху - це сила, яка протидіє русі тролейбуса. Вона залежить від різних факторів, включаючи вагу тролейбуса. В даному завданні нам дано, що опір руху становить 0,2 від ваги тролейбуса.

Крок 3: Обчислення ваги тролейбуса.
Для того, щоб обчислити силу тяги, необхідно знати вагу тролейбуса. В даному завданні зазначено, що вага тролейбуса дорівнює 12,5 тоннам. Однак, нам зручніше працювати з вагою в ньютонах (сила вимірюється в ньютонах), тому необхідно перевести тонни в ньютони. Для цього використовується співвідношення 1 тонна = 1000 кг = 1000 * 9,8 Н (приблизно) = 9800 Н. Отже, вага тролейбуса дорівнює 12,5 * 9800 = 122500 Н.

Крок 4: Обчислення сили опору руху.
Опір руху дорівнює 0,2 від ваги тролейбуса. Отже, сила опору руху становить 0,2 * 122500 = 24500 Н.

Крок 5: Обчислення сили тяги.
Аби розрахувати силу тяги, потрібно врахувати, що тролейбус рухається з місця і за 3 секунди досягає швидкості 15 км/год. Для цього використовується другий закон Ньютона: сума сил, що діють на тіло, рівна масі тіла, помноженій на прискорення. В даному випадку, сума сил складається з сили тяги в напрямку руху і сили опору руху в протилежному напрямку.

Формула для обчислення сили тяги:
\[T = F_{\text{тяги}} - F_{\text{опору}}\]

Тепер ми можемо записати рівняння за другим законом Ньютона:
\[m \cdot a = T - F_{\text{опору}}\]

Дадимо відповіді на всі кроки впорядковано:

1. Сила тяги: \(T\)
2. Вага тролейбуса: \(m = 122500 \, \text{Н}\)
3. Прискорення: \(a\)
4. Обчислення сили опору руху: \(F_{\text{опору}} = 24500 \, \text{Н}\)
5. Записання другого закону Ньютона: \(m \cdot a = T - F_{\text{опору}}\)

Тепер нам потрібно знайти \(a\) - прискорення. Використовуючи формулу відстані, швидкості і часу: \(v = a \cdot t\), ми можемо знайти прискорення:

\[a = \frac{v}{t}\]

Підставляємо відомі значення: \(v = 15 \, \text{км/год} = 15 \cdot \frac{1000}{3600} = \frac{15000}{3600} \, \text{м/с}\), \(t = 3 \, \text{с}\). Тоді \(a = \frac{15000}{3600} \div 3 \, \text{м/с}^2\).

6. Знаходження прискорення:
\[a = \frac{15000}{3600} \div 3 \, \text{м/с}^2\]

Тепер ми отримали всі дані, щоб розрахувати силу тяги в тролейбусі. Підставимо відомі значення до рівняння другого закону Ньютона та розв"яжемо рівняння для \(T\):

\[m \cdot a = T - F_{\text{опору}}\]

Підставимо відомі значення: \(m = 122500 \, \text{Н}\), \(a = \frac{15000}{3600} \div 3 \, \text{м/с}^2\), \(F_{\text{опору}} = 24500 \, \text{Н}\).

7. Розв"язування рівняння для знаходження сили тяги:
\[T = m \cdot a + F_{\text{опору}}\]

Підставимо відповіді на кожному кроці: \(T = 122500 \cdot \left( \frac{15000}{3600} \div 3 \right) + 24500 \, \text{Н}\).

Отже, сила тяги, яку розвиває двигун, щоб рухати тролейбус, становить \(T =\) 45917,36 Н (округлено до другого знаку після коми).

Округлюючи до трьох значущих цифр, сила тяги становить \(T =\) 45900 Н.