Для расчета тормозного пути автомобиля воспользуемся вторым законом Ньютона и уравнением кинетической энергии.
Сила трения \( F_{тр} \), действующая на автомашину во время торможения, равна произведению коэффициента трения скольжения \( \mu \) на силу нормальной реакции опоры \( N \), которая в случае горизонтальной поверхности равна весу автомобиля \( P = m \cdot g \), где \( m \) – масса автомобиля, \( g \) – ускорение свободного падения (примерно 9.81 м/с²).
\[ F_{тр} = \mu \cdot m \cdot g \]
Эта сила трения будет равняться массе автомобиля, умноженной на замедление (ускорение при торможении) \( a \). По второму закону Ньютона:
\[ ma = F_{тр} \] \[ a = \frac{F_{тр}}{m} = \mu \cdot g \]
Теперь у нас есть ускорение, которое является постоянным, и мы можем использовать уравнения кинематики для нахождения тормозного пути \( s \) при равнозамедленном движении. Используем уравнение:
\[ v^2 = u^2 + 2as \]
где \( v \) – конечная скорость (0 м/с, так как автомобиль останавливается), \( u \) – начальная скорость (15 м/с) и \( a \) – ускорение (на самом деле замедление).
Подставим известные значения в уравнение и решим относительно \( s \):
\[ 0 = (15)^2 + 2(-\mu \cdot g)s \]
\[ 0 = 225 - 2 \cdot 0.37 \cdot 9.81 \cdot s \]
\[ 0 = 225 - 7.2594s \]
\[ 7.2594s = 225 \]
\[ s = \frac{225}{7.2594} \]
\[ s \approx 31 \text{ метров} \]
Таким образом, тормозной путь автомашины на мокрой дороге с коэффициентом трения скольжения 0.37 и начальной скоростью 15 м/с составляет примерно 31 метр.
