Товарный поезд после начала экстренного торможения
полностью останавливается лишь спустя полторы минуты. Коэф
фициент трения скольжения при торможении равен 0,1. Чему рав
на длина L тормозного пути поезда?
Для того чтобы найти длину тормозного пути товарного поезда, нам нужно использовать несколько физических законов.
1. **Определим ускорение**. Известно, что поезд останавливается за 1,5 минуты (90 секунд). Предположим, что начальная скорость поезда обозначена как \( V_0 \), а конечная скорость \( V = 0 \) (так как поезд останавливается). Ускорение (в данном случае торможение) можно вычислить с помощью формулы:
\[
a = \frac{V - V_0}{t}
\]
Подставляем значения:
\[
a = \frac{0 - V_0}{90}
\]
\[
a = -\frac{V_0}{90}
\]
2. **Связь между ускорением и коэффициентом трения**. Сила торможения, действующая на поезд, связана с силой трения. Эта сила вычисляется по формуле:
\[
F_t = \mu \cdot m \cdot g
\]
где:
- \( \mu \) — коэффициент трения (в нашем случае 0,1),
- \( m \) — масса поезда,
- \( g \) — ускорение свободного падения, примерно равное \( 9,8 \, м/с^2 \).
Исходя из второго закона Ньютона, сила равна массе умноженной на ускорение:
\[
F = m \cdot a
\]
Мы можем установить равенство:
\[
\mu \cdot m \cdot g = m \cdot a
\]
Убираем массу (так как она не равна нулю):
\[
\mu \cdot g = a
\]
Теперь подставим значение коэффициента трения \( \mu = 0,1 \):
\[
a = 0,1 \cdot 9,8 = 0,98 \, м/с^2
\]
3. **Определяем длину тормозного пути**. Для нахождения тормозного пути можно воспользоваться формулой:
\[
L = V_0 \cdot t + \frac{1}{2} a \cdot t^2
\]
Подставляем \( a = -0,98 \, м/с^2 \) и \( t = 90 \, сек \):
Так как мы не знаем начальную скорость \( V_0 \), но знаем, что ускорение равно:
\[
a = -\frac{V_0}{90} = -0,98 \, м/с^2
\]
Отсюда:
\[
V_0 = 90 \cdot 0,98 = 88,2 \, м/с
\]
4. **Теперь можем найти длину тормозного пути**:
\[
L = 88,2 \cdot 90 + \frac{1}{2} \cdot (-0,98) \cdot (90)^2
\]
\[
L = 7938 + \frac{1}{2} \cdot (-0,98) \cdot 8100
\]
\[
L = 7938 - 3971
\]
\[
L = 3967 \, м
\]
Таким образом, длина тормозного пути поезда составляет приблизительно 3967 метров.