Номер 5, страница 95, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 8. Работа, мощность, энергия. Параграф 69. Мощность. Вопросы и задания - номер 5, страница 95.

Условие.

5. Почему на гоночные автомобили устанавливают более мощные двигатели, чем на обычные автомобили?

Решение.

На гоночные автомобили устанавливают более мощные двигатели, чем на обычные, потому что главная цель в автогонках — преодолеть дистанцию за минимально возможное время. Для этого автомобилю необходимо иметь способность к максимально быстрому ускорению и достижению очень высоких скоростей.

С точки зрения физики, мощность ($\text{N}$) — это величина, характеризующая скорость выполнения работы ($\text{A}$) за промежуток времени ($\text{t}$). Она выражается формулой $N = \frac{A}{t}$. Работа, совершаемая двигателем автомобиля, тратится на увеличение его кинетической энергии (то есть на разгон) и на преодоление сил сопротивления, таких как трение и сопротивление воздуха. Из формулы следует, что чем выше мощность двигателя, тем быстрее он может совершить необходимую работу. Следовательно, автомобиль с более мощным двигателем сможет разогнаться до определённой скорости за меньшее время.

Мощность также связана с силой тяги ($F_{тяги}$) и скоростью движения ($\text{v}$) соотношением $N = F_{тяги} \cdot v$. Эта зависимость показывает, что при той же скорости более мощный двигатель способен создавать большую силу тяги. Большая сила тяги, в свою очередь, обеспечивает два ключевых преимущества для гоночного автомобиля. Во-первых, это позволяет добиться большего ускорения, так как ускорение прямо пропорционально равнодействующей всех сил, приложенных к автомобилю (разности между силой тяги и силами сопротивления). Во-вторых, это позволяет достичь более высокой максимальной скорости. Максимальная скорость достигается, когда сила тяги становится равной сумме всех сил сопротивления. Поскольку сопротивление воздуха резко возрастает с увеличением скорости, для его преодоления на высоких скоростях требуется очень большая сила тяги, а значит, и очень высокая мощность.

Для обычных автомобилей такие экстремальные характеристики не являются приоритетом. Их двигатели проектируются с учётом баланса между достаточной производительностью, топливной экономичностью, надёжностью и экологичностью, поэтому их мощность значительно ниже, чем у гоночных болидов.

Ответ: Более мощные двигатели на гоночных автомобилях необходимы для достижения максимального ускорения и максимально возможной скорости движения. Высокая мощность позволяет двигателю создавать большую силу тяги, которая нужна для быстрого набора скорости и для преодоления огромных сил сопротивления воздуха на высоких скоростях, что является решающим фактором для победы в гонках.