1. Для решения задачи необходимо воспользоваться вторым законом Ньютона и формулами кинематики.
Дано:
$$F = 0.4 \text{ кН} = 400 \text{ Н}$$ (сила)
$$t = 10 \text{ с}$$ (время)
$$v_0 = 0 \text{ м/с}$$ (начальная скорость)
$$v = 8 \text{ м/с}$$ (конечная скорость)
Найти: $$m$$ (масса)
Решение:
Ускорение тела можно найти по формуле: $$a = \frac{v - v_0}{t} = \frac{8 \text{ м/с} - 0 \text{ м/с}}{10 \text{ с}} = 0.8 \text{ м/с}^2$$.
По второму закону Ньютона: $$F = ma$$, откуда $$m = \frac{F}{a} = \frac{400 \text{ Н}}{0.8 \text{ м/с}^2} = 500 \text{ кг}$$.
Ответ: Масса тела равна 500 кг.
2. Дано:
$$m = 2 \text{ кг}$$ (масса тела)
$$a = 9 \text{ м/с}^2$$ (ускорение тела)
$$g = 9.8 \text{ м/с}^2$$ (ускорение свободного падения, примерное значение)
Найти: $$F_{\text{сопр}}$$ (сила сопротивления воздуха)
Решение:
Сила тяжести, действующая на тело: $$F_{\text{тяж}} = mg = 2 \text{ кг} \cdot 9.8 \text{ м/с}^2 = 19.6 \text{ Н}$$.
По второму закону Ньютона: $$ma = F_{\text{тяж}} - F_{\text{сопр}}$$, откуда $$F_{\text{сопр}} = F_{\text{тяж}} - ma = 19.6 \text{ Н} - 2 \text{ кг} \cdot 9 \text{ м/с}^2 = 19.6 \text{ Н} - 18 \text{ Н} = 1.6 \text{ Н}$$.
Ответ: Сила сопротивления воздуха равна 1.6 Н.
3. Дано:
$$\mu = 0.6$$ (коэффициент трения)
$$g = 9.8 \text{ м/с}^2$$ (ускорение свободного падения)
Найти: $$a_{\text{max}}$$ (максимальное ускорение)
Решение:
Максимальная сила трения: $$F_{\text{тр}} = \mu mg$$, где $$m$$ - масса автомобиля.
Максимальное ускорение: $$a_{\text{max}} = \frac{F_{\text{тр}}}{m} = \frac{\mu mg}{m} = \mu g = 0.6 \cdot 9.8 \text{ м/с}^2 = 5.88 \text{ м/с}^2$$.
Ответ: Максимальное ускорение автомобиля равно 5.88 м/с².
4. Дано:
$$m = 200 \text{ кг}$$ (масса кабины лифта)
$$t = 5 \text{ с}$$ (время)
$$s = 10 \text{ м}$$ (путь, пройденный кабиной)
$$v_0 = 0 \text{ м/с}$$ (начальная скорость)
Найти: $$T$$ (натяжение троса)
Решение:
Ускорение кабины лифта: $$s = v_0t + \frac{at^2}{2}$$, откуда $$a = \frac{2s}{t^2} = \frac{2 \cdot 10 \text{ м}}{(5 \text{ с})^2} = \frac{20}{25} \text{ м/с}^2 = 0.8 \text{ м/с}^2$$.
По второму закону Ньютона: $$ma = mg - T$$, где $$g$$ - ускорение свободного падения.
$$T = mg - ma = m(g - a) = 200 \text{ кг} \cdot (9.8 \text{ м/с}^2 - 0.8 \text{ м/с}^2) = 200 \text{ кг} \cdot 9 \text{ м/с}^2 = 1800 \text{ Н}$$.
Ответ: Натяжение троса равно 1800 Н.