Для решения данной задачи нам необходимо выяснить, с какой силой автомобиль давит на мост, когда он находится в самой высокой точке траектории на выпуклом мосту.
Определим основные параметры задачи:
- Масса автомобиля \( m = 10^3 \) кг.
- Радиус кривизны моста \( R = 80 \) м.
- Скорость автомобиля \( U = 72 \) км/ч, которую необходимо преобразовать в метры в секунду: \[ U = 72 \, \text{км/ч} = \frac{72 \times 1000 \, \text{м}}{3600 \, \text{с}} = 20 \, \text{м/с}. \]
Рассчитаем центростремительное ускорение: Центростремительное ускорение \( a_c \) можно вычислить по формуле: \[ a_c = \frac{U^2}{R}. \] Подставим значения: \[ a_c = \frac{(20 \, \text{м/с})^2}{80 \, \text{м}} = \frac{400 \, \text{м}^2/\text{с}^2}{80 \, \text{м}} = 5 \, \text{м/с}^2. \]
Рассчитаем результирующую силу, с которой автомобиль давит на мост: Когда автомобиль находится в верхней точке, на него действуют две силы:
- Вес автомобиля \( F_g = mg \), где \( g = 10 \, \text{м/с}^2 \): \[ F_g = 10^3 \, \text{кг} \times 10 \, \text{м/с}^2 = 10000 \, \text{Н}. \]
- Центростремительная сила \( F_c \), необходимая для кругового движения, вычисляется по формуле: \[ F_c = ma_c = 10^3 \, \text{кг} \times 5 \, \text{м/с}^2 = 5000 \, \text{Н}. \]
Суммарная сила, с которой автомобиль давит на мост, будет равна: Сила, с которой автомобиль давит на мост, равна сумме веса и центростремительной силы: \[ F_{total} = F_g + F_c = 10000 \, \text{Н} + 5000 \, \text{Н} = 15000 \, \text{Н}. \]
Таким образом, сила, с которой автомобиль давит на мост в его наивысшей точке, составляет \( 15000 \, \text{Н} \).