Для решения данной задачи нам необходимо воспользоваться законами динамики и понятиями механики.
Мощность вырабатываемая тяговым двигателем автомобиля определяется как работа, которую совершает двигатель за единицу времени. Мощность (P) вырабатываемая двигателем в нашем случае равна 20 кВт.
Для определения массы автомобиля воспользуемся известными данными о времени разгона (t), начальной скорости (0) и конечной скорости (72 км/ч), а также формулой для мощности:
P = работа / время
Зная, что работа равна изменению кинетической энергии (W = ΔK), то можем выразить мощность через работу и время:
P = ΔK / t
Из формулы кинетической энергии K = (m * v^2) / 2, где m - масса автомобиля, а v - его скорость, найдем изменение кинетической энергии:
ΔK = Kконечная - Kначальная = (m * v^2) / 2 - (m * 0^2) / 2 = (m * v^2) / 2
Подставляем изменение кинетической энергии в формулу для мощности:
P = (m * v^2) / (2 * t)
Теперь подставим известные значения мощности, скорости и времени для нахождения массы автомобиля:
20 кВт = (m * (72 км/ч)^2) / (2 * 15 c)
Преобразуем скорость из км/ч в м/с (1 км/ч = 1/3.6 м/с), чтобы далее перейти к единицам СИ:
20 кВт = (m * (20 м/с)^2) / 2 * 15 c)
Теперь можем решить это уравнение и выразить массу автомобиля.