Номер 18.30, страница 62 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 18. Сила трения и сила сопротивления движению. Глава 2. Движение и взаимодействие тел - номер 18.30, страница 62.

18.30 [427] Судно буксирует три баржи, соединённые последовательно одна за другой. Сила сопротивления воды для первой баржи 9000 Н, для второй баржи 7000 Н, для третьей баржи 6000 Н. Сопротивление воды для самого судна 11 кН. Определите силу тяги, развиваемую судном при буксировке этих барж, считая, что баржи движутся равномерно.

Дано:

Сила сопротивления первой баржи, $F_{с1} = 9000$ Н

Сила сопротивления второй баржи, $F_{с2} = 7000$ Н

Сила сопротивления третьей баржи, $F_{с3} = 6000$ Н

Сила сопротивления судна, $F_{сс} = 11$ кН

Движение равномерное, $v = \text{const}$

Перевод в систему СИ:

$F_{сс} = 11 \text{ кН} = 11 \times 1000 \text{ Н} = 11000 \text{ Н}$

Найти:

Силу тяги, $F_{тяги}$

Решение:

Согласно условию задачи, судно с баржами движется равномерно. Это означает, что их скорость постоянна, а ускорение равно нулю ($a=0$). В соответствии с первым законом Ньютона, если тело движется прямолинейно и равномерно, то векторная сумма всех действующих на него сил равна нулю.

Рассмотрим всю систему (судно + три баржи) как единое целое. В горизонтальном направлении на систему действуют две силы:

1. Сила тяги судна ($F_{тяги}$), направленная в сторону движения.

2. Общая сила сопротивления воды ($F_{сопр. общ}$), направленная в сторону, противоположную движению.

Так как система движется равномерно, эти силы уравновешивают друг друга. Запишем уравнение сил в проекции на ось, направленную по движению:

$F_{тяги} - F_{сопр. общ} = 0$

Отсюда следует, что сила тяги равна по модулю общей силе сопротивления:

$F_{тяги} = F_{сопр. общ}$

Общая сила сопротивления равна сумме сил сопротивления, действующих на каждую часть системы: судно и три баржи.

$F_{сопр. общ} = F_{сс} + F_{с1} + F_{с2} + F_{с3}$

Подставим числовые значения в формулу:

$F_{сопр. общ} = 11000 \text{ Н} + 9000 \text{ Н} + 7000 \text{ Н} + 6000 \text{ Н} = 33000 \text{ Н}$

Следовательно, сила тяги, развиваемая судном, также равна $33000$ Н. Это значение можно выразить в килоньютонах:

$F_{тяги} = 33000 \text{ Н} = 33 \text{ кН}$

Ответ: сила тяги, развиваемая судном, равна $33000$ Н (или $33$ кН).