Разгон автомобиля с проскальзыванием колёс
Автомобиль массой \(m\) трогается с места. Обе оси автомобиля ведущие. Его колёса вращаются синхронно и имеют радиус \(R\). Двигатель автомобиля выдаёт постоянную механическую мощность \(\mathcal{P}\). Сколько оборотов \(N\) сделают колёса автомобиля до момента, когда прекратится их проскальзывание относительно дороги? Коэффициент трения колёс о дорогу равен \(\mu\). Ускорение свободного падения \(g\).
▶ПодсказкаСкрыть: подсказка
ПодсказкаПока колёса проскальзывают, сила трения постоянна и равна \(\mu mg\), а мощность двигателя определяет скорость точек обода относительно автомобиля. Проскальзывание кончится, когда эта скорость сравняется со скоростью автомобиля.
▶ОтветСкрыть: ответ
Ответ\(N=\dfrac{\mathcal{P}^2}{(\mu g)^3\,m^2\,2\pi R}\).
▶РешениеСкрыть: решение
РешениеВначале колёса автомобиля проскальзывают, и автомобиль испытывает постоянное ускорение \(a\): \(ma=F_{тр}=\mu mg\). Скорость обращённой к дороге поверхности колёс относительно автомобиля определяется мощностью двигателя: \(F_{тр}\cdot u=\mathcal{P}\).
Проскальзывание колёс прекратится через время \(t\), когда скорость автомобиля \(v\) сравняется с относительной скоростью точек колёс: \(u=v=at\). За это время колёса проделают \(N=\dfrac{ut}{2\pi R}\) оборотов.
Прочитали решение — спросите себя, как можно было до этого додуматься. А через день-два решите задачу заново, не подглядывая.
Похожие задачи
- Руль автомобиля МОШ 1960/1986, заключительный этап, 8-11 кл.
- Сила трения колёс автомобиля МОШ 2012/13, отборочный этап, 11 кл.
- Электромобиль и сопротивление воздуха Курчатов 2017/18, отборочный этап, 9 кл.
- Снегоход на разгоне «Шаг в будущее» 2022/23, отборочный этап, 10–11 кл.
- Два автомобиля на сцепке «Надежда энергетики» 2024/25, отборочный этап, 10 кл.
- Два автомобиля на сцепке «Надежда энергетики» 2024/25, отборочный этап, 8 кл.