Чтобы определить величину тормозной силы, действующей на поезд, нам нужно воспользоваться вторым законом Ньютона и кинематическими уравнениями.
Дано:
- Масса поезда ( m = 2000 ) тонн = ( 2 \times 10^6 ) кг (1 тонна = 1000 кг).
- Начальная скорость ( v_0 = 36 ) км/ч = ( 10 ) м/с (1 км/ч = ( \frac{1}{3.6} ) м/с).
- Конечная скорость ( v = 0 ) м/с (поезд остановился).
- Пройденное расстояние при торможении ( s = 350 ) м.
Найдем ускорение ( a ) с помощью уравнения кинематики, связывающего начальную скорость, конечную скорость, ускорение и расстояние:
[
v^2 = v_0^2 + 2as
]
Подставим известные значения:
[
0 = (10)^2 + 2a \times 350
]
[
0 = 100 + 700a
]
[
700a = -100
]
[
a = -\frac{100}{700} = -\frac{1}{7} \approx -0.1429 \, \text{м/с}^2
]
Отрицательное ускорение указывает на то, что это действительно замедление (торможение).
Теперь используем второй закон Ньютона для нахождения величины тормозной силы ( F ):
[
F = ma
]
[
F = 2 \times 10^6 \times \left(-\frac{1}{7}\right)
]
[
F = -\frac{2 \times 10^6}{7} \approx -285714.29 \, \text{Н}
]
Отрицательный знак указывает на то, что сила направлена противоположно движению поезда, что логично для тормозной силы. Таким образом, величина тормозной силы составляет приблизительно 285714.29 Ньютонов.