Автомобиль массой 1500 кг, разгоняясь с места равноускоренно, достиг скорости 20 м/с за 10 с. Определите равнодействующую всех сил, действующих на автомобиль.

Цель: понять решение пошагово.

Задача: масса автомобиля m = 1500 кг, разгон с места до v = 20 м/с за t = 10 с. Найти равнодействующую всех сил F_net.

Пошаговое решение:

1. Найдем ускорение a.

• Начальная скорость u = 0 м/с.
• a = (v − u) / t = (20 − 0) / 10 = 2 м/с².

2. Найдем равнодействующую F_net по закону Ньютона II.

• F_net = m · a = 1500 кг × 2 м/с² = 3000 Н (3 кН).
• Направление: в направлении движения.

3. Дополнительная проверка через импульс.

• Δp = m Δv = 1500 кг × (20 м/с − 0) = 30000 кг·м/с.
• F_net = Δp / Δt = 30000 / 10 = 3000 Н. Совпадает.

4. Энергетический комментарий (по работе силы).

• Механическая энергия автомобиля при разгоне: ΔK = (1/2) m v² − (1/2) m u² = (1/2) × 1500 × (20)² = 0.5 × 1500 × 400 = 300000 Дж.
• Значит, равнодействующая сила совершила работу W = 3.0 × 10⁵ Дж.

Ответ: равнодействующая всех сил, действующих на автомобиль, равна 3000 Н вдоль траектории движения.