Номер 622, страница 86 - гдз по физике 7 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Работа и мощность. Энергия. Мощность - номер 622, страница 86.

Условие.

622. Почему автомобиль с грузом при той же мощности двигателя движется медленнее автомобиля без груза?

Решение.

Решение

Мощность двигателя $\text{N}$ связана со скоростью автомобиля $\text{v}$ и силой тяги $F_{тяги}$, которую развивает двигатель, следующим соотношением:

$N = F_{тяги} \cdot v$

Из этой формулы можно выразить скорость автомобиля:

$v = \frac{N}{F_{тяги}}$

При равномерном движении автомобиля сила тяги двигателя уравновешивает суммарную силу сопротивления движению $F_{сопр}$:

$F_{тяги} = F_{сопр}$

Сила сопротивления складывается в основном из силы трения качения и силы сопротивления воздуха. Сила трения качения $F_{тр}$ прямо пропорциональна силе тяжести, а следовательно, и массе автомобиля $\text{m}$.

Когда автомобиль загружен, его общая масса $m_{груж}$ становится больше массы пустого автомобиля $m_{пуст}$ ($m_{груж} > m_{пуст}$). Это приводит к увеличению силы трения качения и, как следствие, к увеличению общей силы сопротивления движению:

$F_{сопр.груж} > F_{сопр.пуст}$

Чтобы двигаться с постоянной скоростью, автомобиль с грузом должен развивать большую силу тяги, чтобы преодолеть возросшую силу сопротивления:

$F_{тяги.груж} > F_{тяги.пуст}$

Согласно формуле $v = \frac{N}{F_{тяги}}$, при одинаковой мощности двигателя $\text{N}$, чем больше требуемая сила тяги $F_{тяги}$, тем меньше будет скорость автомобиля $\text{v}$. Так как для груженого автомобиля требуется большая сила тяги, его скорость будет меньше по сравнению со скоростью пустого автомобиля.

Таким образом, при той же мощности двигателя автомобиль с грузом движется медленнее, потому что для преодоления большей силы сопротивления (в основном, силы трения качения из-за большей массы) ему необходимо развивать большую силу тяги, что при постоянной мощности приводит к уменьшению скорости.

Ответ: Автомобиль с грузом имеет большую массу, что увеличивает силу трения качения и, следовательно, общую силу сопротивления движению. Для преодоления этой большей силы сопротивления при той же мощности двигателя требуется развить большую силу тяги. Согласно формуле мощности $N = F_{тяги} \cdot v$, при постоянной мощности $\text{N}$ увеличение силы тяги $F_{тяги}$ неизбежно приводит к уменьшению скорости $\text{v}$.