Для решения данной задачи нужно рассмотреть несколько этапов.
Переведем скорость в метры в секунду:
Скорость лыжника в конце спуска составляет 36 км/ч. Чтобы перевести это значение в м/с, используем следующее соотношение:
\[ 36 \text{ км/ч} = \frac{36 \times 1000 \text{ м}}{3600 \text{ с}} = 10 \text{ м/с} \]Определим замедление лыжника. Лыжник останавливается за 40 секунд, начиная с скорости 10 м/с. Используем формулу для равномерно замедленного движения:
\[ a = \frac{v - v_0}{t} \]
где \( v \) — конечная скорость (0 м/с), \( v_0 \) — начальная скорость (10 м/с), \( t \) — время в пути (40 с). Подставим значения:
\[ a = \frac{0 - 10}{40} = -0.25 \text{ м/с}^2 \]
Здесь отрицательное значение указывает на замедление.Рассчитаем силу торможения:
По второму закону Ньютона, сила (F) равна массе (m) умноженной на ускорение (a):
\[ F = m \cdot a \]
Подставляем значения:
\[ F = 70 \, \text{кг} \cdot (-0.25 \, \text{м/с}^2) = -17.5 \, \text{Н} \]
Отрицательное значение указывает на то, что сила направлена против движения лыжника.Определим тормозной путь:
Используем уравнение движения для равномерно замедленного движения:
\[ S = v_0 \cdot t + \frac{1}{2} a \cdot t^2 \]
Подставим известные значения:
\[ S = 10 \cdot 40 + \frac{1}{2} \cdot (-0.25) \cdot (40)^2 \]
\[ S = 400 + \frac{1}{2} \cdot (-0.25) \cdot 1600 = 400 - 200 = 200 \, \text{м} \]
Таким образом, сила сопротивления движению лыжника равна 17.5 Н, а тормозной путь составляет 200 м.