Задачи › Движение автомобиля: сцепление, мощность

На вираже (1)

  1. На вираже (1)

    ВсОШ 2011/12, 10 кл.
    5/10

    Автомобиль массой \(m = 1400\) кг движется с постоянной скоростью \(v = 90\) км/ч по прямолинейному горизонтальному участку дороги. При этом на колёса автомобиля передаётся от двигателя мощность \(P = 25\) кВт. Затем автомобиль въезжает на криволинейный горизонтальный участок дороги с радиусом закругления \(R = 350\) м и движется с прежней скоростью. При каких значениях коэффициента трения между колёсами и дорогой возможно такое движение автомобиля на

    1. прямолинейном участке,

    2. криволинейном участке?

    Все колёса считать ведущими. Колёса не проскальзывают. Принять \(g = 10\) м/с\(^2\).

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Мощность двигателя при равномерном движении уходит на сопротивление воздуха. На повороте добавьте центростремительное ускорение и найдите полную силу трения, которая для этого нужна.

    Ответ

    1) \(\mu \geqslant 0{,}07\);  2) \(\mu \geqslant 0{,}19\).

    Решение

    Вся мощность двигателя идёт на преодоление сопротивления воздуха \(F_{\text{c}}\), откуда \(F_{\text{c}} = P/v\). Движет автомобиль действующая на колёса со стороны дороги сила трения \(F_{\text{тр}}\). При равномерном движении \(F_{\text{тр}} = F_{\text{c}}\), откуда для коэффициента трения получаем \[\mu \geqslant \frac{F_{\text{тр}}}{mg} = \frac{F_{\text{c}}}{mg} = \frac{P}{mgv} \approx 0{,}07.\]

    Рисунок

    Во втором случае автомобиль под действием тех же сил трения о дорогу и сопротивления воздуха движется с ускорением \(a = v^2/R\) (см. рис. 10). Из второго закона Ньютона \(m\vec a = \vec F_{\text{тр}} + \vec F_{\text{c}}\) получаем \(F_{\text{тр}} = \sqrt{F_{\text{c}}^2 + (ma)^2} = \sqrt{(P/v)^2 + (mv^2/R)^2}\) и \[\mu \geqslant \frac{F_{\text{тр}}}{mg} = \frac{\sqrt{(P/v)^2 + (mv^2/R)^2}}{mg} \approx 0{,}19.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи