Какой модуль имеет равнодействующая сила, если вертолет массой 3,0 т совершил работу 73,5 кДж за промежуток времени t = 6,0 с?
Пошаговый ответ:
Работа (W) = сила (F) × путь (дистанция, s) × cos(угол между силой и смещением)
В данной задаче, мы знаем выполненную работу (73,5 кДж), и промежуток времени (6,0 с), но нам неизвестна сила и путь.
Прежде чем мы продолжим, мы можем найти путь (дистанцию), используя формулу:
Работа (W) = сила (F) × путь (дистанция, s)
Мы можем решить эту формулу, чтобы найти путь:
Путь (s) = Работа (W) / сила (F)
72,5 кДж = F × s
Переведем работу в джоули, используя соотношение 1 кДж = 1000 Дж:
73,5 кДж = 73,5 × 1000 Дж = 73,500 Дж
Таким образом, формула примет вид:
73500 Дж = F × s
Мы можем найти силу, подставив известные значения:
73500 Дж = F × s
Мы также знаем, что вертолет имеет массу 3,0 т (или 3000 кг):
масса (m) = 3000 кг
Сила равна произведению массы и ускорения. Ускорение можно рассчитать, используя формулу:
ускорение (a) = скорость (v) / время (t)
Так как нам дан промежуток времени, а не скорость, мы можем использовать соотношение:
путь (s) = скорость (v) × время (t)
Теперь мы можем решить эту формулу, чтобы найти скорость:
путь (s) = скорость (v) × время (t)
s = v × 6,0 с
Мы можем выразить скорость (v):
v = s / 6,0 с
Так как нам неизвестен путь (s), давайте заменим его на выражение, которое мы вывели ранее:
v = (Работа (W) / F) / 6,0 с
Теперь мы можем использовать это выражение, чтобы найти ускорение:
a = v / t = ((Работа (W) / F) / 6,0 с) / 6,0 с = Работа (W) / (F × 36)
Наконец, мы можем составить уравнение силы, используя соотношение F = m × a:
F = m × a = 3000 кг × (Работа (W) / (F × 36))
Упростив это уравнение, мы можем найти силу:
1 = Работа (W) / (F × 36)
36 = Работа (W) / F
36F = Работа (W)
F = Работа (W) / 36
Мы можем подставить известные значения и рассчитать силу:
F = 73500 Дж / 36
F ≈ 2041,67 Н
Итак, равнодействующая сила вертолета составляет приблизительно 2041,67 Н.