электровоз толкает вагон массой 20т, при этом буферная пружина сжимается на 8 см. с каким ускорением будет двигаться вагон, если жесткость пружины 50000 H/м?
Задача в упрощённой модели: вагон получает силу от сжатой буферной пружины, сила равна F = k x. Затем эта сила приводит вагон в ускорение по Newton’у второму: a = F / m.
Пошагово:
Дано:
- Жёсткость пружины k = 50000 Н/м
- Сжатие пружины x = 8 см = 0,08 м
- Масса вагона m = 20 т = 20000 кг
Шаг 1. Найдём силу, действующую на вагон от пружины: F = k x = 50000 Н/м × 0,08 м = 4000 Н
Шаг 2. Найдём ускорение по второму закону Ньютона: a = F / m = 4000 Н / 20000 кг = 0,2 м/с²
Ответ: ускорение вагона равно 0,2 м/с² в направлении, в котором толкает локомотив (если пружина сжата и действует на вагон).
Примечание: здесь не учитываются трение и динамика движения локомотива, считаем силу пружины постоянной на данном этапе. Возможна дополнительная энергия, запасённая в пружине: E = ½ k x² = ½ × 50000 × (0,08)² ≈ 160 Дж, но это уже для анализа сохранения энергии.
