Дано:
Масса автомобиля, ( m = 4 , т = 4000 , кг )
Радиус моста, ( r = 50 , м )
Скорость автомобиля, ( v = 20 , м/с )
Ускорение свободного падения, ( g = 10 , м/с^2 )
Найти:
Сила, с которой автомобиль давит на мост в его верхней точке ( F ).
Решение:
- Найдем центростремительное ускорение ( a_c ) автомобиля, используя формулу для центростремительного ускорения:
[ a_c = \frac{v^2}{r} ]
Подставляем данные:
[ a_c = \frac{(20 , м/с)^2}{50 , м} = 8 , м/с^2 ]
Сила, с которой автомобиль давит на мост в его верхней точке равна силе тяжести ( F_{\text{тяж}} ) плюс сила, создаваемая центростремительным ускорением ( F_{\text{ц}} ):
[ F = F_{\text{тяж}} + F_{\text{ц}} ]
Сила тяжести ( F_{\text{тяж}} ) равна произведению массы на ускорение свободного падения:
[ F_{\text{тяж}} = m \cdot g ]
Подставляем данные:
[ F_{\text{тяж}} = 4000 , кг \cdot 10 , м/с^2 = 40000 , Н ]
- Сила, создаваемая центростремительным ускорением ( F_{\text{ц}} ), равна произведению массы на центростремительное ускорение:
[ F_{\text{ц}} = m \cdot a_c ]
Подставляем данные:
[ F_{\text{ц}} = 4000 , кг \cdot 8 , м/с^2 = 32000 , Н ]
- Теперь найдем силу, с которой автомобиль давит на мост в его верхней точке:
[ F = 40000 , Н + 32000 , Н = 72000 , Н ]
Ответ:
Сила, с которой автомобиль давит на мост в его верхней точке, равна 72000 Н.