Đoàn tàu m = 800 tấn đang chuyển động đều với v⁰ = 54 km h theo phương ngang thì tăng tốc 72 km h. Trong giai đoạn này xe đi được 2 km. Hệ số ma sát giữa bánh xe với mặt đường là 0,005 cho g=10 m/s²
a Tính công của lực kéo, công suất trung bình của đầu máy
b. Sau đó tàu tắt máy xuống một cái dốc cao 10 m dài 100m không ma sát. Tính vận tốc đầu ở cuối dốc
c. Tới chân dốc tắt máy hãm phanh còn đi thêm 40 m trên đường nằm ngang và dừng hẳn. Tính lực hãm của đầu máy (giải bài toán bằng các định luật bảo toàn)
Đáp án:
,….
Giải thích các bước giải:
\(m = 800\tan ;{v_0} = 15m/s;v = 20m/s;S = 2km;\mu = 0,005\)
a> Công lực kéo
Gia tốc của chuyển động:
\({v^2} – v_0^2 = 2aS \Rightarrow a = \dfrac{{{{20}^2} – {{15}^2}}}{{2.2000}} = 0,04375m/{s^2}\)
Lực tác dụng:
\(F – {F_{ms}} = m.a \Rightarrow F = 800000.0,04375 + 0,005.800000.10 = 75000N\)
công của lực kéo:
\(A = F.S = 75000.2000 = {15.10^7}J\)
Thời gian chuyển động
\(v = {v_0} + a.t \Rightarrow t = \dfrac{{20 – 15}}{{0,04375}} = 114,3s\)
Công suất trung bình:
\(P = \dfrac{A}{t} = \dfrac{{{{15.10}^7}}}{{114,3}} = 1312500{\rm{W}}\)
b> h=10m;S=100m;
Vận tốc cuối
Bảo toàn cơ năng:
Cơ năng trên đỉnh dốc
\({\rm{W}} = {{\rm{W}}_d} + {{\rm{W}}_t} = \dfrac{1}{2}.m.{v^2} + m.g.h = \dfrac{1}{2}{.800.10^3}{.20^2} + {800.10^3}.10.10 = {24.10^7}J\)
Vận tốc cuối chân dốc:
\({\rm{W}} = {{\rm{W}}_{dm{\rm{ax}}}} = \frac{1}{2}.m.{v_{max}}^2 \Leftrightarrow {24.10^7} = \dfrac{1}{2}{.800.10^3}.{v^2}_{max} \Rightarrow {v_{max}} = 10\sqrt 6 m/s\)
c> S=40m
gia tốc :
\( – v_{max}^2 = 2.a.S \Rightarrow a = – 7,5m/{s^2}\)
lực hãm:
\(- {F_{ham}} – {F_{ms}} = m.a \Rightarrow {F_{hm}} = – 0,{005.800.10^3}.10 + {800.10^3}.7,5 = {596.10^4}N\)