Вариант 5, страница 87 - гдз по физике 7 класс дидактические материалы Марон, Марон

Самостоятельные работы. СР-9. Механическая работа. Мощность - страница 87.

Условие.

Вариант 5

1. Что происходит со скоростью автомобиля, если сила трения совершает работу?

2. Сила тяги сверхзвукового самолёта при скорости полёта $2340 \frac{\text{км}}{\text{Ч}}$ равна 220 кН. Найдите мощность двигателей самолёта в этом режиме полёта.

Решение.

1. Сила трения, действующая на движущийся автомобиль, направлена в сторону, противоположную его движению. Работа силы определяется формулой $A = F \cdot s \cdot \cos{\alpha}$, где $\text{F}$ – модуль силы, $\text{s}$ – модуль перемещения, а $\alpha$ – угол между направлением силы и направлением перемещения. Для силы трения этот угол составляет $180^\circ$, а $\cos(180^\circ) = -1$. Следовательно, работа силы трения всегда отрицательна ($A_{тр} < 0$).

Согласно теореме об изменении кинетической энергии, полная работа, совершённая над телом, равна изменению его кинетической энергии: $A_{полн} = \Delta E_k = E_{k2} - E_{k1}$. Кинетическая энергия связана со скоростью формулой $E_k = \frac{mv^2}{2}$.

Отрицательная работа силы трения приводит к уменьшению кинетической энергии автомобиля ($\Delta E_k < 0$). Поскольку масса автомобиля $\text{m}$ постоянна, уменьшение кинетической энергии означает, что его скорость $\text{v}$ также уменьшается.

Ответ: Если сила трения совершает работу, скорость автомобиля уменьшается.

2. Дано:

Скорость самолёта $v = 2340 \frac{км}{ч}$
Сила тяги $F = 220 \text{ кН}$

Перевод в систему СИ:
$v = 2340 \frac{км}{ч} = 2340 \cdot \frac{1000 \text{ м}}{3600 \text{ с}} = 650 \frac{м}{с}$
$F = 220 \text{ кН} = 220 \cdot 10^3 \text{ Н} = 220000 \text{ Н}$

Найти:

Мощность двигателей $\text{P}$.

Решение:

Мощность — это физическая величина, равная произведению силы на скорость движения, при условии, что векторы силы и скорости сонаправлены. В данном случае сила тяги направлена по движению самолёта. Формула для расчёта мощности:

$P = F \cdot v$

Подставим числовые значения в систему СИ:

$P = 220000 \text{ Н} \cdot 650 \frac{м}{с} = 143000000 \text{ Вт}$

Результат можно выразить в мегаваттах (МВт), зная, что $1 \text{ МВт} = 10^6 \text{ Вт}$:

$P = 143 \cdot 10^6 \text{ Вт} = 143 \text{ МВт}$

Ответ: Мощность двигателей самолёта в этом режиме полёта равна $143 \text{ МВт}$.