На вираже (1)
5/10Автомобиль 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
прямолинейном участке,
криволинейном участке?
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаМощность двигателя при равномерном движении уходит на сопротивление воздуха. На повороте добавьте центростремительное ускорение и найдите полную силу трения, которая для этого нужна.
Ответ1) \(\mu \geqslant 0{,}07\); 2) \(\mu \geqslant 0{,}19\).
РешениеВся 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 \[\mu \geqslant \frac{F_{\text{тр}}}{mg} = \frac{F_{\text{c}}}{mg} = \frac{P}{mgv} \approx 0{,}07.\]

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 \[\mu \geqslant \frac{F_{\text{тр}}}{mg} = \frac{\sqrt{(P/v)^2 + (mv^2/R)^2}}{mg} \approx 0{,}19.\]
Похожие задачи
- Автобус на подъёме и спуске при пропорциональном сопротивлении Физтех 2009/10, 11 кл.
- Сила трения о колёса МОШ 2012/13, 10 кл.
- Сила трения колёс автомобиля МОШ 2012/13, 11 кл.
- Коэффициент полезного действия электрокара Интернет-олимпиада 2014/15, 8 кл.
- Расход бензина на подъёме «Гранит науки» 2020/21, 9–11 кл.
- Разгон автомобиля по графику скорости Физтех 2022/23, 11 кл.