Во время аварии автомобиль, двигавшийся со скоростью υ = 36 км/ч, испытал лобовое столкновение со стеной здания. Предполагая, что время удара Δt = 0,1 с, определите среднюю силу…

Чтобы определить среднюю силу, с которой ремни безопасности удерживали пассажира во время аварии, будем использовать второй закон Ньютона и формулу для силы.

Шаг 1: Определение начальной скорости

Первоначальная скорость автомобиля задана в километрах в час (км/ч). Чтобы продолжить расчеты, переведем эту скорость в метры в секунду (м/с):

\[ \upsilon = 36 \text{ км/ч} = \frac{36 \times 1000 \text{ м}}{3600 \text{ с}} = 10 \text{ м/с} \]

Шаг 2: Учет изменения скорости

Во время лобового столкновения автомобиль останавливается, то есть конечная скорость равна 0 м/с. Мы можем использовать эту информацию, чтобы найти изменение скорости (Δυ):

\[ \Delta \upsilon = \upsilon_{\text{конечная}} - \upsilon_{\text{начальная}} = 0 - 10 = -10 \text{ м/с} \]

Шаг 3: Определение ускорения

Теперь мы можем рассчитать ускорение (или замедление) автомобиля, используя формулу для ускорения:

\[ a = \frac{\Delta \upsilon}{\Delta t} \]

где Δt = 0,1 с — время удара. Подставим известные значения:

\[ a = \frac{-10 \text{ м/с}}{0,1 \text{ с}} = -100 \text{ м/с}^2 \]

Шаг 4: Вычисление силы

Теперь мы можем рассчитать среднюю силу, действующую на пассажира, используя второй закон Ньютона:

\[ F = m \cdot a \]

где m = 70 кг — масса пассажира. Подставим известные значения:

\[ F = 70 \text{ кг} \cdot (-100 \text{ м/с}^2) = -7000 \text{ Н} \]

Шаг 5: Интерпретация результата

Отрицательное значение силы указывает на то, что сила направлена в сторону, противоположную движению — это значит, что ремни безопасности действуют, удерживая пассажира на месте в момент столкновения.

Ответ

Средняя сила, с которой ремни безопасности удерживали пассажира, составляет 7000 Н (наружу от автомобиля).