Задачи › Движение с переменной массой, реактивное движение

Любишь кататься – люби и саночки возить!

  1. Любишь кататься – люби и саночки возить!

    «Бельчонок» 2023/24, 9 кл.
    6/10

    Мальчик Вася решил экспериментально выяснить, какую массу \(m\) снега и на какое расстояние он сможет вывести в снежную погоду на детских санках, линейные размеры которых \(S_0=a\times b=0{,}4\times 0{,}8\) м\(^2\), где \(a\) — ширина, \(b\) — длина, масса санок \(m_0=3{,}5\) кг. Помогите ему ещё рассчитать и работу, которую он при этом совершает. Коэффициент трения полозьев санок о поверхность снега \(f=0{,}05\), масса снега, падающего в единицу времени на единицу площади, \(\mu=3\) кг/(м\(^2\cdot\)с), ускорение свободного падения \(g=9{,}8\) м/с\(^2\). Василий может к санкам прикладывать силу тяги \(F=200\) Н. Средняя скорость Василия по всему пути составляет \(v=3\) м/с.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Масса санок растёт вместе со снегом, и в момент остановки сила тяги уравновешивается силой трения, которая пропорциональна весу всей системы. Время и путь выразите через массу снега и среднюю скорость.

    Ответ

    1) \(m\approx 405\) кг;  2) \(l\approx 1265\) м;  3) \(A\approx 253\) кДж.

    Решение

    В момент остановки санок на них действуют тяга \(F\) и сила трения \(F_{тр}=f(m_0+m)g\); силы уравновешены: \(F=f(m_0+m)g\). Отсюда масса снега \[m=\frac{F}{fg}-m_0\approx 405~\text{кг}.\]

    Снег накапливается с постоянной скоростью \(\mu S_0\), поэтому время движения \[t=\frac{m}{\mu S_0}=\frac{405}{3\cdot 0{,}32}\approx 422~\text{с}.\] Путь до остановки при средней скорости \(v\): \[l=vt\approx 1265~\text{м}.\] Работа Василия: \[A=Fl\approx 2{,}53\cdot 10^5~\text{Дж}\approx 253~\text{кДж}.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи