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).
