Một ôtô có khối lượng 1 tấn, khi tắt máy chuyển động xuống dốc thì có vận tốc không đổi 54 km/h. Hỏi động cơ ôtô phải có công suất bằng bao nhiêu để có thể lên được dốc với vận tốc không đổi là 36 km/h? Cho độ nghiêng của dốc là 4%; g = 10 m / s 2
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Khi tắt máy, xuống dốc, hợp lực tác dụng lên ô tô là:
Hợp lực của tất cả các lực tác dụng lên vật là:
Chiếu lên phương chuyển động với chuyển động đều ta được:
Khi ô tô lên dốc, để ô tô chuyển động đều thì lực kéo của ô tô phải là:
Theo định luật II Niu-tơn, chuyển động thẳng của ô tô trên mặt dốc được mô tả bởi phương trình :
ma = F + P 1 + F m s = F + mgsin α + μ mgcos α (1)
trong đó a là gia tốc của ô tô, F là lực của động cơ, P 1 = mg sin α là thành phần trọng lực ô tô hướng song song với mặt dốc phẳng nghiêng, F m s = μ mgcos α là lực ma sát của mặt dốc.
Khi ô tô tắt máy (F = 0) và chuyển động đều (a = 0) xuống dốc với vận tốc v = 54 km/h, thì theo (1) ta có :
P 1 + F m s = 0 ⇒ mgsin α = - μ mgcos α (2)
Khi ô tô nổ máy (F ≠ 0) và chuyển động đều (a = 0) lên dốc với cùng vận tốc v = 54 km/h = 15 m/s, thì theo (1) ta có :
F + P 1 + F m s = 0 ⇒ F = -(mgsin α + μ mgcos α ) . (3)
Thay (2) vào (3), ta tìm được : |F| = 2mgsina.
Như vậy, ô tô phải có công suất:
P = |F|v= 2.1000.10.0,04.15 = 12 kW
Khối lượng của 0,1l xăng
\(m=0,1.10^{-3}.800=0,08kg\)
Nhiệt lượng xăng toả ra
\(Q=mq=0,08.4,5.10^7=0,36.10^7\left(J\right)\)
Công sinh ra
\(A=HQ=0,3.0,36.10^7=0,108.10^7\left(J\right)\)
Khi ô tô chuyển động trên đường nằm ngang
\(F_k=F_{ms}\) mà \(A=F_k.s\)
\(\Rightarrow F_k=F_{ms}=\dfrac{A}{s}=\dfrac{0,108.10^7}{1000}=1080N\)
Mặt khác
\(P=\dfrac{A}{t}=Fv=\dfrac{Ph}{l}=\dfrac{12000.8}{200}=480N\)
Để ô tô lên đều
\(P_k=P_t+F_{ms}=480+1080=1560N\)
Do công suất ko đổi nên
\(P=F'.v'=\dfrac{P}{F}=\dfrac{16200}{1560}=10,38m/s\)
â) Dooi 54km/h = 15 m/s
Lực cản tác dụng lên oto :
P = \(\dfrac{F.s}{t}=F.v\)
=> F =\(\dfrac{P}{v}=\dfrac{13200}{15}=880\) N
Vậy lực cản la 880 N
b)Khi vật lên dốc vật sẽ chịu tác dụng của trọng lực và lực ma sát F'
Vì vật chuyển động đều nên lực kéo F cũng chính là lực cản
Ta có pt : \(\dfrac{P+F'}{l}=\dfrac{F}{h}\)
<=> \(\dfrac{12000+F'}{100}=\dfrac{880}{1}\)
Giải pt , tá dược : F' = 76000
Ta có : P = \(\dfrac{F'.s}{t}=F'.v'\)
=> v'=\(\dfrac{P}{F'}=\dfrac{132000}{76000}=0,17\)
Vậy vận tốc................
Áp dụng định luật II-Niuton có: \(\overrightarrow{F_{ms}}+\overrightarrow{P}+\overrightarrow{N}=m\overrightarrow{a}\)
Chiếu các vector lực lên trục ngang ta có:
\(-F_{ms}=ma\Leftrightarrow-500=10.10^3a\Rightarrow a=-0,05\) m/s2
Đổi 36km/h=10m/s
Ta có: \(v^2-v_0^2=2aS\Leftrightarrow0^2-10^2=2.\left(-0,05\right)S\Rightarrow S=1000m\)
Vậy tàu phải dừng cách ga 1000m
Đổi : 4 tấn =4000 kg; 18 km/h=5m/s; 54km/h=15 m/s ; 72 km/h=20m/s
Gia tốc của ô tô đó
\(a=\dfrac{v^2-v_0^2}{2s}=\dfrac{15^2-5^2}{2\cdot50}=2\left(\dfrac{m}{s^2}\right)\)
Theo định luật Niu-tơn II
\(N+F_k+F_{ms}+P=m\cdot a\)
Chiếu theo Oy: N =P = mg=4000.10=40000(N)
Chiếu theo Ox:\(F_k-F_{ms}=m\cdot a\Rightarrow F_k=m\cdot a+\mu\cdot N=4000\cdot2+0,05\cdot40000=10000\left(N\right)\)
Thời gian từ lúc tăng tốc đến lúc đạt vận tốc 72 km/h
\(t=\dfrac{v'-v_0}{a}=\dfrac{20-5}{2}=7,5\left(s\right)\)
Quãng đường đi được trong thời gian đó
\(s=\dfrac{v'^2-v_0^2}{2a}=\dfrac{20^2-5^2}{2\cdot2}=93,75\left(m\right)\)