Номер 26, страница 61, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава V. Работа, мощность, энергия. Параграф 22. Механическая работа. Мощность - номер 26, страница 61.

Условие.

26. Чему равна сила сопротивления воды движению кита, если, плывя под водой со скоростью 27 км/ч, он развивает мощность 150 кВт?

Решение.

Дано:

Скорость кита, $v = 27 \text{ км/ч}$

Мощность, $P = 150 \text{ кВт}$

Перевод в систему СИ:

$v = 27 \cdot \frac{1000 \text{ м}}{3600 \text{ с}} = 7,5 \text{ м/с}$

$P = 150 \cdot 1000 \text{ Вт} = 150000 \text{ Вт}$

Найти:

Силу сопротивления воды, $F_{сопр} - ?$

Решение:

Мощность, которую развивает кит при движении, связана с силой тяги и скоростью движения по формуле:

$P = F_{тяги} \cdot v$

Поскольку кит движется под водой с постоянной скоростью, это означает, что ускорение равно нулю. Согласно первому закону Ньютона, это возможно, когда равнодействующая всех сил, приложенных к телу, равна нулю. В данном случае на кита действуют сила тяги и сила сопротивления воды. Они равны по величине и противоположны по направлению.

$F_{тяги} = F_{сопр}$

Следовательно, мощность, развиваемая китом, идет на преодоление силы сопротивления воды. Формулу для мощности можно записать через силу сопротивления:

$P = F_{сопр} \cdot v$

Из этой формулы выразим искомую силу сопротивления $F_{сопр}$:

$F_{сопр} = \frac{P}{v}$

Подставим числовые значения в единицах СИ и произведем расчет:

$F_{сопр} = \frac{150000 \text{ Вт}}{7,5 \text{ м/с}} = 20000 \text{ Н}$

Полученное значение можно также выразить в килоньютонах (кН):

$20000 \text{ Н} = 20 \text{ кН}$

Ответ: сила сопротивления воды движению кита равна $20000 \text{ Н}$ или $20 \text{ кН}$.