Яку роботу виконує сила тяги електровоза при рівномірному русі на відстань 10 км, з урахуванням маси поїзда

Для решения этой задачи нам понадобятся законы динамики, а именно закон Ньютона и закон сохранения энергии. Давайте разобьем задачу на несколько шагов.

Шаг 1: Найдем силу трения Fтр, действующую на электровоз. Сила трения можно вычислить, используя формулу Fтр = μ * Fн, где μ - коэффициент трения, а Fн - нормальная сила.

Нормальная сила (сила давления) Fн равна произведению массы на ускорение свободного падения g. В данном случае масса составляет 5000 тонн, что равно 5 000 000 кг.

Fн = m * g
Fн = 5 000 000 кг * 9,8 м/с^2
Fн = 49 000 000 Н

Теперь мы можем вычислить силу трения:

Fтр = μ * Fн
Fтр = 0,005 * 49 000 000 Н
Fтр = 245 000 Н

Шаг 2: Вычислим работу W, совершаемую силой тяги электровоза при движении на расстояние 10 км.

Для начала нам нужно перевести расстояние из километров в метры, так как все другие величины выражены в метрах.

1 км = 1000 м,
10 км = 10 000 м.

Работа W равна произведению силы тяги на путь, то есть W = Fтяги * s, где s - расстояние.

W = Fтяги * s
W = 245 000 Н * 10 000 м
W = 2 450 000 000 Дж

Шаг 3: Рассчитаем мощность P, затрачиваемую на совершение этой работы.

Мощность P определяется как работа, совершаемая за единицу времени. В данном случае мы будем рассчитывать мощность в ваттах.

Для этого нам понадобится время t, в течение которого совершается работа. Допустим, что электровоз проходит расстояние со скоростью v. Тогда время t можно найти как отношение расстояния к скорости: t = s / v.

Допустим, электровоз движется со скоростью 40 км/ч. Переведем эту скорость в метры в секунду:

40 км/ч = 40 000 м / (60 * 60) с = 11,11 м/с.

Теперь мы готовы рассчитать мощность:

P = W / t
P = 2 450 000 000 Дж / (10 000 м / 11,11 м/с)
P = 2 450 000 000 Дж / 901,1 с
P ≈ 2 717 314,10 Вт

Таким образом, сила тяги электровоза при движении на расстояние 10 км составляет 245 000 Н, работа, совершаемая силой тяги, равна 2 450 000 000 Дж, а мощность, затрачиваемая на эту работу, примерно равна 2 717 314,10 Вт.